Антибиотические свойства безалкогольного напитка брожения на основе рисового гриба

УДК 663.479

Антибиотические свойства безалкогольного напитка брожения на основе рисового гриба

Е. А. Цед, канд. техн. наук, доцент; З. В. Василенко, д-р техн. наук, профессор; Л. М. Королёва, канд. техн. наук, доцент; С. В. Волкова, ст. преподаватель Могилевский государственный университет продовольствия, Республика Беларусь Н. К. Коваленко, д-р техн. наук, профессор; И. Л. Гармашева, канд. биол. наук; Л. Т. Олещенко Институт микробиологии и вирусологии им. Д. К. Заболотного НАН Украины, Киев, Республика Украина

Ключевые слова: антагонистическая активность; антибиотические свойства; безалкогольный напиток брожения; рисовый гриб.

Keywords: antagonistic activity; antibiotic properties; rice fungus; soft drink.

Лечебно-профилактические свойства многих пищевых продуктов, в частности кисломолочных, объясняются наличием в их составе метаболитов определенных видов микроорганизмов, используемых при их получении [1]. Так, в начале XX в. И. И. Мечников (1907) первым дал научное обоснование положительного влияния бактерий кисломолочных продуктов (йогурта, кефира) на нормализацию полезной микрофлоры кишечника человека, что обеспечивает здоровье и долголетие. Он высказал предположение о том, что содержащиеся в составе йогурта молочнокислые бактерии рода Lactobacillus выделяют различные вещества, угнетающе действующие на гнилостные и патогенные микроорганизмы кишечника и обусловливающие тем самым лечебное действие кисломолочных напитков. Причем такой эффект объясняется не только наличием в составе напитков молочной кислоты, но и присутствием особых веществ, обладающих антибиотическими свойствами [2, 3].

Впоследствии способность продуцировать антибиотические вещества и оказывать бактерицидное действие на вредную микрофлору была отмечена у представителей всех видов молочнокислых бактерий [4]. Так, из культуральной жидкости молочнокислого стрептококка Streptococcus lactis выделена группа антибиотиков под названием «низины», обладающих широким спектром антибактериальной активности и ингибирующих рост стрептококков различных серологических групп, стафилококков, пневмокок-

ков, анаэробных споровых бактерий — возбудителей плоскокислой порчи баночных консервов, а также актиномицетов, микобактерий; молочнокислая палочка Lactobacillus plantarum — продуцент антибиотика лактанина, Lactobacillus helveticum — лактобациллина, Streptococcus cremoris — диплококкцина [5].

Установлен широкий антибиотический спектр ацидофильной палочки Lactobacillus acidophilus, оказывающей антагонистическое действие на гнилостные бактерии, стафилококки, стрептококки, а также на возбудителей таких кишечных инфекций, как брюшной тиф, паратифы А и Б, дизентерия [6, 7].

Таким образом, употребление продуктов питания, получение которых основано на жизнедеятельности микроорганизмов, в первую очередь молочнокислых бактерий, может регулировать процессы, связанные с нарушением деятельности кишечной микрофлоры, и оказывать общее благоприятное воздействие на организм человека. Исследования, подтверждающие эффективность использования молочнокислых бактерий для оптимизации микробиологического статуса кишечника, послужили основой для формирования целого научно-практического направления пищевой промышленности — создания продуктов питания с пробиотическими или функциональными свойствами.

В настоящее время различают следующие основные группы пробиотиков [2]:

продукты, содержащие живые микроорганизмы (монокультуры или их комплексы);

продукты, содержащие структурные компоненты микроорганизмов — представителей нормальной микрофлоры или их метаболиты;

препараты и БАД к пище, представляющие собой комплекс живых микроорганизмов, их структурных компонентов и метаболитов в различных сочетаниях, а также соединений, стимулирующих рост представителей нормальной микрофлоры;

препараты и БАД к пище на основе генно-инженерных штаммов микроорганизмов, их структурных компонентов и метаболитов с заданными характеристиками;

функциональные продукты питания на основе живых микроорганизмов, их метаболитов, других соединений микробного, растительного или животного происхождения, способные поддерживать и восстанавливать здоровье человека через коррекцию микробной экологии его организма.

Пробиотическими свойствами обладают бифидобактерии (Bifidobacterium adolescentis, B. animalis, B. bifidum, B. breve, B. infantis, B. longum), лактоба-циллы (Lactobacillus acidophilus, L. amy-lovorous, L. casei, L. paracasei, L. crispa-tus, L. delbrueckii, L. gasseri, L. johnsono, L. plantarum, L. reuteri, L. rhamnosus, L. helveticus, L. fermentum, L. salivaris), энтерококки (Enterococcus faecalis, E. faecium), стрептококки (Streptococcus cremoris, S. lactis, S. salivaris subsp. ther-mophilus), пропионовокислые бактерии, а также некоторые виды дрожжей — Sacchoromyces cerevisiae, Sacchoromyces boulardii [1, 2, 7]. Список таких микроорганизмов постоянно расширяется.

Поэтому исследования полезных качеств продуктов, полученных с использованием новых для производства микроорганизмов, являются весьма актуальными.

Однако это касается в основном расширения ассортимента кисломолочных продуктов и не затрагивает другие производства, основанные на применении микроорганизмов, например, производство безалкогольных напитков брожения.

В Могилевском государственном университете продовольствия (Республика Беларусь) в течение ряда лет проводятся исследования по изучению природной полисимбиотической культуры микроорганизмов под названием «рисовый гриб» (индийский морской рис, японский рис, живой рис, «белая крупа», «змеиное просо»). Из опыта народной медицины известно, что приготовленный в домашних условиях на-

10 ПИВО и НАПИТКИ 6•2011

Ь 25

10

1 2 3 4 5

Продолжительность культивирования, сут

Рис. 1. Антагонистическая

активность напитка на основе рисового гриба в отношении Staphylococcus aureus

Рис.

1 2 3 4 5

Продолжительность культивирования, сут

2. Антагонистическая

активность напитка на основе рисового гриба в отношении Klebsiella pneumonia

1 2 3 4 5

Продолжительность культивирования, сут

Рис. 3. Антагонистическая активность напитка на основе рисового гриба в отношении Proteus vulgaris

30

25

20

20

15

15

„ 10

5

5

стой на основе рисового гриба обладает рядом полезных свойств и занимает одно из лидирующих мест по степени его целебного воздействия на организм человека: способствует восстановлению обмена веществ, снижению содержания глюкозы в крови, повышает работоспособность, помогает при бессоннице, нормализует кислотность желудочного сока, эффективен при подагре, ревматизме, пиелонефрите, обладает противовирусной активностью, онкостатическим и иммуностимулирующим действиями [8, 9].

Нами был идентифицирован видовой микробный состав рисового гриба и показана возможность его использования в качестве нового сбраживающего компонента при производстве безалкогольных напитков брожения. Данная культура задепонирована в Белорусской коллекции непатогенных микроорганизмов Института микробиологии НАН Беларуси с присвоением ей научного названия Oryzamyces indici РГЦ [10, 11].

Установлено, что рисовый гриб представляет собой ассоциативный консорциум дрожжей (Zygosaccharomyces fermentati Naganischi, Pichia mem-branofaciens Hansen), молочнокислых (Lactobacillus paracasei subsp. paraca-sei, Leuconostoc mesenteroides subsp. dextranicum) и уксуснокислых (Ace to-bacter aceti) бактерий. Таким образом, учитывая наличие в составе рисового гриба микроорганизмов, которые потенциально могут проявлять ингибирующие свойства по отношению к патогенной и гнилостной микрофлоре кишечника человека, была поставлена задача определить антибиотические свойства напитка брожения на основе рисового гриба.

Для определения антагонистических свойств напитка брожения, полученного с использованием в качестве поли-сбраживающего компонента рисового гриба Oryzamyces indici РГЦ, готовили

питательную среду с оптимально подобранными концентрациями сахарозы и винограда сушеного, вносили в нее расчетное количество изучаемой биокультуры и проводили культивирование при оптимальной температуре 25±5 °С в течение 5 сут.

Через каждые сутки проверяли антагонистическую активность напитка брожения на основе рисового гриба по отношению к следующим тест-культурам условно-патогенных микроорганизмов: Pseudomonas aeruginosa УКМ B-900 (ATCC 9027), Proteus vulgaris УКМ B-905 (ATCC 6896), Escherichia coli УКМ B-906 [ATCC 25922 (F-50)], Bacillus cereus УКМ B-908 (ATCC 11778), Staphylococcus aureus УКМ B-904 [(ATCC 25923 (F-49)], Klebsiella pneumoniae УКМ B-920 (ATCC 10031), Salmonella enterica УКМ B-921 (NCTC 6017). Антагонистическую активность оценивали путем измерения диаметра зоны задержки роста (зона лизиса) вышеуказанных тест-культур. Опыт проводили три раза. Статистическую обработку данных осуществляли по общепринятой методике с использованием компьютерной программы «Statistika».

Как следует из полученных экспериментальных данных, напиток брожения на основе рисового гриба обладает различной антагонистической активностью по отношению к исследуемым условно-патогенным микроорганизмам. Так, наибольшее ингибирующее действие напитка брожения на основе рисового гриба отмечено по отношению к трем тест-культурам: Staphуlococcus aureus, Proteus vulgaris и Klebsiella pneumonia, в то время как антагонистическая активность в отношении синегнойной палочки Pseudomonas aeruginosa не наблюдалась.

Зоны ингибирования роста Staphу-lo coccus aureus диаметром 14 мм появлялись уже на первые сутки и увели-

чивались до 24 мм ко вторым-третьим суткам культивирования (рис. 1). Известно, что стафилококки вызывают множество инфекционных заболеваний: гнойные поражения кожи и подкожной клетчатки, стафилококковый сепсис, ангины, пневмонии, менингит, энтероколит, синдром токсического шока, расстройство центральной нервной системы. Причем наиболее опасными из них являются именно золотистые (коагулазоположительные) стафилококки. Они обладают высокой степенью инвазивности за счет способности вырабатывать специальный адаптивный фермент, разлагающий оксид азота — важнейшее защитное антибактериальное вещество, вырабатываемое клетками организма человека в ответ на попадание патогенного микроба [12].

Staphуlococcus aureus обладает высокой биохимической активностью, проявляющейся в способности вырабатывать гемолизин, растворяющий эритроциты и лейкоциты крови, и различные ядовитые вещества (токсины), в том числе энтеротоксин, или кишечный яд, что приводит к возникновению тяжелейших пищевых отравлений — стафилококковых интоксикаций. Особую опасность представляют появившиеся в последнее время метициллин-резистентные штаммы стафилококка (MRSA), устойчивые ко всем известным на сегодняший день антибиотикам [12]. Поэтому выявление антагонистической активности напитка по отношению к Staphуlococcus aureus имеет большое научно-практическое значение, поскольку свидетельствует о продуцировании рисовым грибом антибиотических веществ.

Зоны задержки роста Klebsiella pne-umo nia и Proteus vulgaris отмечались ко вторым-третьим суткам культивирования и составляли соответственно 21

6 • 2011 ПИВО и НАПИТКИ 11

3 4 5

Продолжительность культивирования, сут

ст 10

1 2 3 4 5

Продолжительность культивирования, сут

ст 10

1 2 3 4 5

Продолжительность культивирования, сут

12

12

8

8

я 6

6

4

2

d 0

d 0

Рис. 4. Антагонистическая активность напитка на основе рисового гриба в отношении Escherichia coli

Рис. 5. Антагонистическая

активность напитка на основе рисового гриба в отношении Salmonella enterica

Рис. б. Антагонистическая активность напитка на основе рисового гриба в отношении Bacillus cereus

Рис. 7. Зависимость титруемой кислотности напитка брожения от времени культивирования рисового гриба

и 25 мм (рис. 2, 3). Развитие указанных микробов — основных представителей условно-патогенной микрофлоры— приводит к нарушению нормального микробиценоза кишечника человека, известному под названием «дис-бактериоз». Это обусловлено тем, что Klebsiella pneumonia и Proteus vulgaris, конкурируя с бактериями нормальной кишечной флоры (би-фидобактериями, лактобациллами, лактококками, кишечной палочкой с нормальной ферментативной активностью, нейтрализующими развитие чужеродных и гнилостных бактерий), заселяют кишечную стенку и за счет токсичных продуктов своего метаболизма (аммиака, аминов, нитрозаминов, фенолов, крезолов, индола и др.) вызывают нарушение работы всего желудочно-кишечного тракта [13]. В связи с этим антагонистические свойства напитка брожения в отношении Klebsiella pneumonia и Proteus vulgaris могут быть использованы при создании продуктов питания лечебно-профилактического действия, предотвращающих возникновение дисбактериоза кишечника.

Антагонистическая активность напитка брожения на основе рисового гриба в отношении условно-патогенных микроорганизмов Escherichia coli, Salmonella enterica и Bacillus cere-us, количество которых также резко возрастает при дисбактериозе кишечника, проявлялась на третьи сутки культивирования и практически не изменялась при дальнейшем термостатировании (рис. 4-6). Диаметр зон задержки роста в отношении указанных микроорганизмов составлял в среднем 10-11 мм, что позволяет говорить о возможности использования данного напитка для регуляции биологического равно-

2,0 1,8

3 1,6

0

£ S 1,4

он

IS 1,2

I ==

i3 1,0

я

II 0,8

& о i * 0,6

3 0,4

0,2

0

весия кишечника, нарушенного при дисбактериозе.

Известно, что негативное действие на развитие изучаемых тестовых культур условно-патогенных микроорганизмов оказывает кислая реакция среды, которая возрастает в ходе жизнедеятельности рисового гриба за счет накопления органических кислот, продуцируемых микроорганизмами поликультуры [14]. Динамика изменения титруемой кислотности напитка брожения на основе рисового гриба представлена на рис. 7.

Из графика видно, что титруемая кислотность напитка брожения возрастает пропорционально продолжительности культивирования рисового гриба, в то время как антагонистическая активность продукта не зависила от значений кислотности. Так, максимальная антагонистическая активность напитка в отношении Staphуlococcus aureus отмечалась на вторые сутки культивирования при значении титруемой

кислотности 0,6 см31 моль /дм3 №ОН на 100 см3; в отношении Proteus vulgaris — на вторые-четвертые сутки при титруемой кислотности 0,60-1,36 см31 моль/дм3 №ОН на 100 см3; Klebsiella pneumonia — на вторые-третьи сутки (0,60-0,96 см3 1 моль / дм3 №ОН на 100 см3); Escherichia coli и Salmonella enterica — на четвертые сутки (1,36 см31 моль/дм3 №ОН на 100 см3) и Bacillus cereus — на третьи и четвертые сутки (0,961,36 см31 моль /дм3 №ОН на 100 см3). Дальнейшее возрастание титруемой кислотности до значения 1,75 см31 моль /дм3 №ОН на 100 см3 к пятым суткам культивирования рисового гриба приводило к снижению антагонистической способности напитка в отношении всех тестовых культур. Это доказывает, что ингибирующее действие напитка брожения на основе рисового гриба Oryzamyces indici РГЦ обусловлено не подкислением среды, а наличием в нем антибиотических

12 ПИВО и НАПИТКИ 6•2011

веществ, продуцируемых микроорганизмами поликультуры.

ЛИТЕРАТУРА

1. Доронин, А. Ф. Функциональное питание/А. Ф. Доронин, Б. А. Шендеров. — М.: ГРАНТЪ, 2002. — 296 с.

2. Доронин, А. Ф. Функциональные пищевые продукты/А. Ф. Доронин, Л. Г. Ипато-ва, А. А. Кочеткова. — М.: ДеЛи Принт, 2009. — 288 с.

3. Пища и пищевые добавки. Роль БАД в профилактике заболеваний/Под ред. Дж. Ренсли, Дж. Доннелли, Н. Рида: пер. с англ. — М.: Мир, 2004. — 312 с.

4. Гриневич, А Г. Молочнокислые бактерии. Селекция промышленных штаммов/А.Г. Гри-невич — Минск: Высш. школа, 1981. — 164 с.

5. Богданов, В. М. Микробиология молока и молочных продуктов/В. М. Богданов, Л. А. Банникова. — М.: Пищевая промышленность, 1969. — 367 с.

6. Гриценко, Т. Т. Повышение лечебно-диетических свойств кисломолочных продуктов /Т. Т. Гриценко // Молочная промышленность. — 1983. — № 5. — С. 35-37.

7. Квасников, Е. И. Молочнокислые бактерии и пути их использования/Е. И. Квасников, О. А. Нестеренко. — М.: Наука, 1975. — 384 с.

8. Филиппова, И. А. Грибы, которые лечат/И. А. Филиппова. — СПб.: Весь, 2004. — 224 с.

9. Гарбузов, Г. А. Лечебные закваски и ферменты/Г. А. Гарбузов. — СПб.: Питер,

2006. — 128 с.

10. Королёва, Л. М. Идентификация микробного состава поликультуры рисового гриба как основы получения ферментированных безалкогольных напитков/Л. М. Королёва, Е. А. Цед, Н. К. Коваленко, С. С. Нагорная // Пиво и напитки. — 2007. — № 2. — С. 40-42.

11. Цед, Е. А. Новый ферментированный безалкогольный напиток на основе рисового гриба Oryzamyces indici РГЦ/Е. А. Цед, Л. М. Королёва // Пиво и напитки. —

2007. — № 2. — С. 48-50.

12. Стафилококковая инфекция [Электронный ресурс]. — 2011. — Режим доступа: http://triensmed.ru/news/probiotiki/1html — Дата доступа: 05.02.2011.

13. Фадеенко, Г. Д. Кишечная микрофлора и ее роль при дислипидемиях/Г. Д. Фадеенко [Электронный ресурс]. — 2011. — Режим доступа: http ://triensmed .ru /news /probiotiki/ 1html — Дата доступа: 05.02.2011.

14. Василенко, З. В. Основы микробиологии, санитарии и гигиены/З. В. Василенко, Е. А. Цед, Л. М. Королёва. — Минск: Изд. БГУ, 2008. — 288 с.

6 • 2011

ПИВО и НАПИТКИ 13