Влияние аэробных и анаэробных условий культивирования на антагонистическую активность Lactobacillus acidophilus к Escherichia coli

УДК 543.432.3

А.Н. Иркитова, Я.Р. Каган, Г.Г. Соколова

Влияние аэробных и анаэробных условий культивирования на антагонистическую активность Lactobacillus acidophilus к Escherichia coli

A.N. Irkitova, Ya.R. Kagan, G.G. Sokolova Effect of Aerobic and Anaerobic Cultivation Conditions on Antagonistic Activity of Lactobacillus acidophilus to Escherichia coli

Представлены сравнительные данные антагонистической активности коллекционных штаммов L. acidophilus по отношению к тест-штаммам Echerichia coli в зависимости от аэробных и анаэробных условий культивирования.

Ключевые слова: антагонизм, Lactobacillus acidophilus,

Echerichia coli, аэробные и анаэробные условия.

Введение. L. acidophilus является наиболее сильным антагонистом к патогенной, условно-патогенной и технически вредной микрофлоре среди других представителей рода Lactobacillus. Это свойство обусловливает широкое применение ацидофильной палочки в качестве пробиотической культуры в пищевой, сельскохозяйственной и фармацевтической промышленности. На рост и антагонистическую активность коллекционных или производственных штаммов L. acidophilus оказывают влияние различные экологические факторы. Изучение устойчивости этих штаммов к неблагоприятным факторам среды и их способности сохранять биологические и технологически ценные свойства при совместном культивировании со штаммами E. coli актуально, поскольку результаты таких исследований позволяют выявить перспективные штаммы для производства пробиотических продуктов и препаратов.

Одним из важных экологических факторов, обусловливающих антагонистическую активность штаммов L. acidophilus, является наличие кислорода в среде обитания.

Материалы и методы. Для определения влияния аэробных и анаэробных условий на антагонистическую активность штаммов L. acidophilus по отношению к штаммам E. coli нами применялся модифицированный метод капель [1; 2]. Для создания анаэробных условий посевы инкубировали в микроанаэростатах марки «МИ» (Россия). Для поддержания рабочих культур ацидофильной палочки использовали стерильное обезжиренное молоко: свежесепарированное молоко, не содержащее ингибирующих веществ, разливали дозатором по 10 см3 в пробирки, закрывали ватно-марлевыми пробками и автоклавировали 10 мин при 121 оС.

The article presents the comparative data describing antagonistic activity of collection of strains L. acidophilus in relation to the test strains of the E. coli depending on the aerobic and anaerobic conditions of cultivation.

Key words: antagonism, Lactobacillus acidophilus,

Echerichia coli, aerobic and anaerobic conditions.

Для дальнейших экспериментов использовали обогащенный агар с гидролизованным молоком — АГМ для палочек (среда для определения антагонистической активности ацидофильных палочек диффузионными методами). Состав: обезжиренное молоко, гидролизованное панкреатином, — 350 см3, дрожжевой автолизат — 50 см3, глюкоза — 2 г, агар — 15 г, водопроводная вода для доведения общего объема среды до 1 дм3. Стерилизовали автоклавированием в течение до 10 мин при 121 оС [3].

Для поддержания культур кишечной палочки использовали бульон из гидролизованного молока — БГМ, состоящий из обезжиренного молока, гидролизованного панкреатином, — 350 см3, дрожжевого автолизата — 50 см3, глюкозы — 2 г, агара — 0,75 г, водопроводной воды для доведения общего объема среды до 1 дм3. Стерилизовали автоклавированием в течение 10 мин при 121 оС.

Результаты. Анализ результатов показал, что в аэробных и анаэробных условиях антагонистический эффект к обоим штаммам кишечной палочки проявили все исследованные штаммы ацидофильной палочки, но минимальное соотношение клеток штаммов антагонист/тест-культура, при котором происходит полное подавление кишечной палочки, сильно варьировало (табл. 1-2).

В аэробных условиях наибольший антагонистический эффект проявил штамм СКМ-500 (МСК<10’ по отношению к обоим штаммам кишечной палочки). На втором месте оказались штаммы СКМ-501 и СКМ-502 (МСК=102 по отношению к штамму СКМ-829, МСК=104 по отношению к штамму СКМ-830). Самым слабым антагонистом к штамму СКМ-829 был штамм СКМ-498 (МСК=106), а по отношению к штам-

му СКМ-830 самыми слабыми антагонистами были штаммы СКМ-498, СКМ-503, СКМ-504 (табл. 1).

В контроле рост обоих штаммов кишечной палочки наблюдался до 8-го разведения, что значительно выше, чем при совместном выращивании с испытуемыми штаммами ацидофильной палочки (табл. 1). Кроме того, у 9 из 11 исследованных штаммов ацидофильной палочки (кроме СКМ-505 и СКМ-498) отмечено усиление роста газона вокруг колоний кишечной палочки (рис. 1). Вероятнее всего, это можно объяснить тем, что кишечная палочка выделяет витамины (в частности витамины группы В), которые стимулируют рост ацидофильной палочки.

Таким образом, при культивировании изучаемых штаммов L. acidophilus в аэробных условиях самый сильный антагонистический эффект в отношении штаммов E. coli проявил штамм СКМ-500, а самый слабый антагонистический эффект отмечен у штамма СКМ-498.

В анаэробных условиях все исследованные штаммы ацидофильной палочки проявляли значительно более сильный антагонистический эффект, чем в аэробных условиях. Наибольшая антагонистическая активность наблюдалась у штаммов СКМ-492 и СКМ-504, в анаэробных условиях они проявили себя как самые сильные антагонисты. Наименьшая антагонистическая активность отмечена для штаммов СКМ-505 и СКМ-499 (табл. 2).

По отношению к штамму СКМ-829 в анаэробных условиях изменилась антагонистическая активность штамма ацидофильной палочки СКМ-500, он оказался на втором месте (МСК=10[), уступив первое место штаммам СКМ-492 и СКМ-504 (МСК<0). По отношению к штамму СКМ-830 штамм СКМ-500 также изменил уровень антагонистической активности, уступив позиции сильного антагониста штаммам СКМ-492 и СКМ-504 (табл. 2).

Таблица 1

Ингибирование роста штаммов тест-культуры E. coli коллекционными штаммами L. acidophilus

при культивировании в аэробных условиях

№ Штамм L. acidophilus Минимальное соотношение клеток антагонист/тест-культура, вызывающее полное подавление роста штаммов тест-культуры

СКМ-829 СКМ-830

1 СКМ-492 103 105

2 СКМ-495 104 105

3 СКМ-497 105 105

4 СКМ-498 106 106

5 СКМ-499 103 105

6 СКМ-500 100 100

7 СКМ-501 102 104

8 СКМ-502 102 104

9 СКМ-503 105 106

10 СКМ-504 102 106

11 СКМ-505 105 105

Таблица 2

Ингибирование роста штаммов тест-культуры E. coli коллекционными штаммами L. acidophilus

при культивировании в анаэробных условиях

№ Штамм L. acidophilus Минимальное соотношение клеток антагонист/тест-культура, вызывающее полное подавление роста тест-культуры

СКМ-829 СКМ-830

1 СКМ-492 100 102

2 СКМ-495 102 103

3 СКМ-497 101 104

4 СКМ-498 101 104

5 СКМ-499 104 106

6 СКМ-500 101 103

7 СКМ-501 101 103

8 СКМ-502 102 104

9 СКМ-503 101 103

10 СКМ-504 100 102

11 СКМ-505 103 105

Как самый слабый антагонист проявил себя в анаэробных условиях по отношению к штамму СКМ-829 штамм СКМ-499 (МСК=104). По отношению к штамму СКМ-830 самыми сильными антагонистами оказались штаммы СКМ-492 и СКМ-504, а самым слабым — штамм СКМ-499 (МСК=106).

Штамм СКМ-498, который в аэробных условиях проявил себя как самый слабый антагонист, в анаэробных условиях изменил свою антагонистическую активность по отношению к штамму СКМ-829 и вышел на один уровень со штаммами СКМ-497, СКМ-500 и СКМ-501 (МСК=10').

Исследования формы и края колоний штаммов ацидофильной палочки в аэробных и анаэробных условиях выявили следующие морфологические отли-

а

Рис. 2. Края колонии штамма СКМ-(увеличение х40): а - аэробные у

чия (рис. 2). В аэробных условиях клетки штаммов ацидофильной палочки длинные, тонкие, извитые, в колонии расположены разреженно. В анаэробных условиях края колонии значительно ровнее, клетки толстые, длинные, в колонии они плотно прилегают друг к другу. Следовательно, газон в анаэробных условиях получается гуще, и соответственно антагонистический эффект выражается сильнее.

Таким образом, в анаэробных условиях штаммы L. acidophilus проявляют больший антагонистический эффект, чем в аэробных условиях, причем наиболее сильные антагонисты по отношению к штаммам тест-культуры E. coli штаммы СКМ-492 и СКМ-504, а самые слабые — штаммы СКМ-505 и СКМ-499.

б

на поверхности агаровой среды >вия; б - анаэробные условия

Библиографический список

1. Иркитова А. Н. Эколого-биологическая оценка штаммов Lactobacillus acidophilus, используемых в производстве пробиотических продуктов : автореф. дис. ... канд. биол. наук. — Пермь, 2012.

2. Иркитова А. Н., Каган Я. Р., Соколова Г. Г. Антагонистическая активность молочных культур Lactobacillus

acidophilus по отношению к тест-штаммам Escherichia coli // Известия Алтайского государственного университета. — 2011. — № 3/2.

3. Банникова Л. А., Королева Н. С., Семенихи-на В. Ф. Микробиологические основы молочного производства. — М., 1987.