Оптимизация параметров ферментации лактобактерий штамма Lactobacillus Acidophilus IK ВКПМ В-2991 на фугате ферментолизата отрубей с мочевиной

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оптимизация параметров ферментации лактобактерий штамма Lactobacillus Acidophilus IK ВКПМ В-2991 на фугате ферментолизата отрубей с мочевиной

Л.В. Устюжанинова,

В. И. Сушкова

Вятский Государственный Университет, г. Киров

Наиболее динамично развивающейся отраслью АПК является птицеводство. При этом высокопродуктивная птица характеризуется повышенной чувствительностью к стрессам различного происхождения. Основное место среди причин отхода молодняка занимают дисбактериоз, вирусные болезни и микст-инфекции. Применение экологически безопасных и эффективных биологически активных кормовых добавок (пробиотиков, пребиотиков и синбиотиков) дает возможность решить проблему профилактики и терапии дисбактериозов, повысить эффективность вакцинопрофилактики инфекционных болезней. Такие добавки можно производить по унифицированным технологиям на гибких технологических линиях, размещенных в непосредственной близости к потребителю. При этом штаммы микроорганизмов-пробионтов должны соответствовать определённым требованиям, а сырьё должно быть доступным [1].

Целью данной работы было изучить свойства лактобактерий штамма Lactobacillus acidophilus ВКПМ В-2991, неуказанные в его паспорте, и оптимизировать параметры его ферментации на фугате ферментолизата пшеничных отрубей с добавлением мочевины (ФФО+М).

В соответствии с паспортом исследуемый штамм имеет следующие характеристики: выделен из кишечника курицы; по культурально-морфологическим признакам представляет собой крупные палочки; Генетически устойчив к антибиотикам, фагоустойчив; растет на обрате при температуре 37-40°С; генетически не модифицирован; не патогенен для человека (классификация микроорганизмов по СП 13.2322-08), при работе не требует специальных мер предосторожности.

Также были исследованы следующие свойства данного штамма: антагонистическая активность, устойчивость к ряду веществ, к желудочному пищеварению и к интервалу изменения рН 4,0-9,0, кислотообразующая способность. лактобактерия мочевина ферментация

Антагонистическая активность штамма по отношению к Bacillus cereus, Bacillus subtilis, Escherichia coli M-17, Staphylococcus aureus и Pseudomonas aerugenosa представлена в таблице 1. Как видно из представленных данных, штамм L. acidophilus ВКПМ В-2991 проявил антагонистическую активность в отношении всех взятых тест-культур, кроме Bacillus cereus. Наиболее чувствительными к штамму L. acidophilus ВКПМ В-2991 оказались бактерии Pseudomonas aerugenosa.

Таблица 1 - Определение антагонистической активности лактобактерий штамма L. acidophilus ВКПМ В-2991 методом перпендикулярных штрихов на среде MRS

Исследуемый штамм устойчив к действию поваренной соли и желчи, слабоустойчив к фенолу. Максимальные концентрации данных веществ в субстрате, при которых наблюдался рост культуры составили (мас. %): поваренная соль - 6; желчь - 15; фенол - 0,25. Штамм L. acidophilus ВКПМ В-2991 растет при рН от 5,0 до 9,0; устойчив к желудочному пищеварению (выдерживает инкубирование в течение 3,5 ч в растворе соляной кислоты с рН 2,0 и добавлением пепсина). Данный штамм обладает хорошей кислотообразующей способностью (титруемая кислотность после 14 сут ферментации на маложирном молоке составила 128° Т).

Таким образом, штамм L. acidophilus ВКПМ В-2991 обладает выраженными пробиотическими свойствами, и поэтому может быть использован для получения кормовых пробиотиков для куриц.

Ферментацию штамма L. acidophilus ВКПМ В-2991 на ФФО+М проводили в термостате при температуре 37oC в течение 24-36 ч. В качестве инокулята использовали культуру лактобактерий III генерации, выращенную на ФФО+М. Статирование рН производили периодическим добавлением в культуральную жидкость 2 н раствора NaOH. Оптимизация параметров ферментативного гидролиза пшеничных отрубей проводилась ранее [2-3]. Начальная концентрация РВ и РВИ в ФФО+М после автоклавирования составила 21,2-22,2 г/дм3 и 33,3-33,6 г/дм3 соответственно.

Через определённые промежутки времени отбирали пробы культуральной жидкости, в которых определяли концентрацию жизнеспособных клеток чашечным методом Коха, оптическую плотность и рН биосуспензии, концентрацию остаточных РВ и РВИ эбулиостатическим методом, а также рассчитывали степень биоконверсии РВ и РВИ. Основным из определяемых параметров при ферментации бактерий-пробиотиков является количество жизнеспособных клеток.

Было исследовано влияние статирования рН на эффективность культивирования лактобактерий штамма L. acidophilus ВКПМ В-2991 на ФФО+М (рис. 1). Посевная доза составляла 10%, начальное значение рН среды 7,0. В первые 4 часа ферментации наблюдался явно выраженный период индукции. Максимальная концентрация жизнеспособных клеток исследуемого штамма была отмечена при статировании рН после 20 ч ферментации и составила 4,3х108 КОЕ/см3 (рис. 1). Таким образом, статирование рН позволяет увеличить количество жизнеспособных клеток в 4 раза. При этом степень биоконверсии РВ и РВИ за 36 ч ферментации увеличилась с 7,7% до 30,0% и с 6,3% до 19,2% соответственно. Оптическая плотность активно увеличивалась с 4 ч до 20-24 ч ферментации при статировании рН (до значения 1,30-1,35), и с 8 ч до 16 ч ферментации без статирования рН (до значения 1,0-1,1), после чего изменялась незначительно. Данные результаты полностью соответствуют кинетике изменения концентрации живых клеток лактобактерий (рис. 1).

Рисунок 1. Изменение концентрации жизнеспособных бактериальных клеток во времени при ферментации штамма в условиях статирования рН и без статирования рН

Также были определены оптимальные значения посевной дозы и рН среды для ферментации штамма L. acidophilus ВКПМ В-2991 на ФФО+М (рис. 2 и 3).

Рисунок 2. Влияние посевной дозы на количество жизнеспособных бактериальных клеток при ферментации штамма на ФФО+М в условиях статирования рН (6,5-7,5)

Рисунок 3. Влияние рН среды на количество жизнеспособных бактериальных клеток при ферментации штамма на ФФО+М (посевная доза 10%)

По представленным данным видно, что оптимальной посевной дозой является доза 20%, а оптимальным значением рН - 7,0. При этих параметрах ферментации наблюдался более интенсивный рост культуры в первые 8-16 часов ферментации, сопровождавшийся наиболее активным увеличением оптической плотности культуральной жидкости. В первые 4-6 ч ферментации также отмечался период индукции. За 36 часов ферментации при рН 7,0 и посевной дозе 10% степень биоконверсии РВ и РВИ составила 26,9% и 17,1% соответственно. За 36 часов ферментации при посевной дозе 20% и рН 6,5-7,5 степень биоконверсии РВ и РВИ составила 30,5% и 19,9% соответственно.

Таким образом, в процессе исследований оптимальных параметров ферментации штамма L. acidophilus ВКПМ В-2991 на ФФО+М установлено, что:

1. данный штамм обладает выраженными пробиотическими свойствами и может быть использован для получения кормовых пробиотиков для куриц;

2. концентрация живых клеток лактобактерий после 24 часов ферментации составляет (4,3-7,6)х108 КОЕ/см3;

3. значение рН среды заметно влияет на активность роста и количество жизнеспособных лактобактерий:

- статирование рН на уровне 6,5-7,0 позволяет увеличить концентрацию живых клеток лактобактерий в 4 раза;

- оптимальное значение рН 7,0 (из интервала 6,0-8,5);

4. оптимальная посевная доза составляет 20%;

5. лактобактерии усваивают в основном моносахара (РВ), степень биоконверсии их равна 30%;

6. при ферментации данного штамма на ФФО+М наблюдается явный период индукции.

Необходимо проанализировать и устранить причины, приводящие к задержке роста штамма L. acidophilus ВКПМ В-2991 в первые часы ферментации на ФФО+М, а также рассмотреть другие пути интенсификации данного процесса.

Литература

1. Неминущая Л.А. Технология производства и обеспечение качества синбиотиков ЛАКТОСУБТИЛ-ФОРТЕ и АВИЛАКТ-ФОРТЕ, эффективность их применения в птицеводстве // Автореф. дис. … докт. биол. наук. Щелково, 2011. - 48 с.

2. Карина Н.В. Определение оптимальных условий ферментативного гидролиза пшеничных отрубей комплексом ферментных препаратов / Н.В. Карина, Л.В. Устюжанинова, В.И. Сушкова // Общество - наука - инновации : всерос. науч.-технич. конф.: сб. материалов: в 4 т. - Киров: Изд-во ГОУ ВПО ВятГУ, 2010. - Т.1 : (БФ, ФАМ, ХФ). - С. 74-77.

3. Устюжанинова Л.В. Получение кормовых пробиотиков на основе ферментолизата отрубей / Л.В. Устюжанинова, В.И. Сушкова // Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья : материалы V Всерос. конф. 24-26 апреля 2012 г. / под ред. Н.Г. Базарновой, В.И. Маркина. - Барнаул : Изд-во Алт. ун-та, 2012. - С. 523-525.

Размещено на Allbest.ru