Obtaining microbial biomass based on a consortium of baker's yeast and lactic acid bacteria
Authors: Волкова Галина Сергеевна , Куксова Елена Владимировна , Юраскина Татьяна Владимировна , Фурсова Наталья Александровна , Соколова Елена Николаевна , Серба Елена Михайловна 
Published: September 2022

В статье приводятся результаты лабораторных экспериментальных исследований получения двух препаратов микробной биомассы для создания обогащенных пищевых продуктов на основе консорциума молочнокислых бактерий Lactobacillus plantarum 314 или Lactobacillus acidophilus var. coсcoideus М-94 и хлебопекарных дрожжей Sacharomyces cerevisiae Y-726/5. Цель исследования - изучение процесса накопления биомассы консорциумом молочнокислых бактерий и дрожжей. В качестве питательной среды использовали солодовое сусло 14 °Б. В процессе культивирования исследовали в динамике общее содержание органических кислот в пересчете на молочную по ГОСТ ISO 750-2013, определяли содержание белка методом Кьельдаля по ГОСТ 32044.1-2012, содержание редуцирующих сахаров - методом Шомоди-Нельсона. Изучены морфологические свойства изучаемых культур молочнокислых бактерий и дрожжей. Исследована динамика накопления молочной кислоты чистыми культурами молочнокислых бактерий. Установлено, что штамм Lactobacillus acidophilus var. coсcoideus М-94 имеет более короткую ла-фазу, чем Lactobacillus plantarum 314. На 24 ч роста штаммы синтезируют 1,65-1,80% молочной кислоты. Штамм Saccharomyces cerevisiae Y-726/5 накапливает биомассы 8 г/100 см питательной среды за 24 ч роста, удельная скорость роста составила 0,181 ч. Консорциумы имели следующий состав: Lactobacillus plantarum 314 / Saccharomyces cerevisiae Y-726/5 и Lactobacillus acidophilus var. coсcoideus М-94 / Saccharomyces cerevisiae Y-726/5. В колбы с выращенной дрожжевой биомассой после 18 ч роста вносили 15 % 24-часовой культуры молочнокислых бактерий и продолжали ферментацию без аэрации в термостате в стационарных условиях в течение 12 ч при 35 °С. Контроль ферментации вели по содержанию редуцирующих веществ и содержанию сухих веществ в среде, проведено микроскопирование культуральных жидкостей в конце культивирования, которое показало, что культуры дрожжей и бактерий образуют смешанную популяцию - симбиоз. Полученные культуральные жидкости центрифугировали при 5000 об/мин 20 мин. Выход биомассы составил 24,4-22,6 % от культуральной жидкости. Анализ содержания белка по Кьельдалю показал, что биомасса консорциума дрожжей с Lactobacillus plantarum 314 содержит 53,2 % белка, а биомасса с Lactobacillus acidophilus var. coсcoideus М-94 - 52,5 %. Анализ аминокислот полученной микробной биомассы консорциумов дрожжей и молочнокислых бактерий по сравнению с биомассой дрожжей показал изменения по содержанию незаменимых аминокислот, незначительное уменьшение содержания лизина, а также увеличение содержания заменимых аминокислот: глицина, пролина, серина. Таким образом, аминокислотный состав биомассы консорциумов характеризуется хорошей сбалансированностью незаменимых аминокислот. Полученные результаты аминокислотного состава биомассы консорциумов дрожжей и молочнокислых бактерий позволяют сделать вывод о том, что полученные образцы микробной биомассы являются перспективным источником пищевого белка.
The paper presents the results of laboratory experimental studies of obtaining two preparations of microbial biomass for creating enriched food products based on a consortium of lactic acid bacteria Lactobacillus plantarum 314 or Lactobacillus acidophilus var. сoсcoideus M-94 and baking yeast Sacharomyces cerevisiae Y-726/5, The aim of the study was to study the accumulation of biomass by lactic acid bacteria and yeast consortium. 14 °B malt mash was used as a nutrient medium. During cultivation the total content of organic acids in terms of lactic acid according to GOST ISO 750-2013 was investigated in dynamics, the protein content was determined by the Kjeldahl method according to GOST 32044.1-2012, the content of reducing sugars by the Schomodi-Nelson method. Morphological properties of the studied cultures of lactic acid bacteria and yeast were studied. The dynamics of lactic acid accumulation by pure cultures of lactic acid bacteria was studied. It was found that strain Lactobacillus acidophilus var. сoсcoideus M-94 had a shorter la-phase than Lactobacillus plantarum 314. At 24 hours of growth, the strains synthesize 1.65-1.80 % lactic acid. The Saccharomyces cerevisiae Y-726/5 accumulated biomass of 8 g/100 cm of nutrient medium in 24 hours of growth, with a specific growth rate of 0.181 h. Consortia had the following composition: Lactobacillus plantarum 314 / Saccharomyces cerevisiae Y-726/5 and Lactobacillus acidophilus var. сoсcoideus M-94 / Saccharomyces cerevisiae Y-726/5. After 18 hours of growth, 15 % of 24-hour culture of lactic acid bacteria was added to the flasks with yeast biomass and fermentation was continued without aeration under steady-state conditions for 12 hours at 35 °C. Control of fermentation was carried out according to the content of reducing substances and the content of dry substances in the medium; microscopy of culture liquids at the end of cultivation was carried out, which showed that yeast and bacteria cultures formed a mixed population and formed a symbiosis. The resulting culture liquids were centrifuged at 5000 rpm. 20 min. The biomass yield was 24.4-22.6 % of the culture liquid. Kjeldahl analysis of protein content showed that yeast consortium biomass with Lactobacillus plantarum 314 contained 53.2 % protein, and biomass with Lactobacillus acidophilus var. сoсcoideus M-94 contained 52.5 %. Analysis of amino acids of the obtained microbial biomass of yeast and lactic acid bacteria consortiums compared with yeast biomass showed changes in the content of essential amino acids, a slight decrease in lysine content, and an increase in the content of substitutable amino acids: glycine, proline, serine. Thus, the amino acid composition of biomass of consortia is characterized by a good balance of essential amino acids. The results of the amino acid composition of yeast and lactic acid bacteria biomass consortia suggest that the obtained samples of microbial biomass are a promising source of dietary protein.