Исследование продуцирования экзополисахаридов молочнокислыми бактериями, применяемыми в хлебопекарной промышленности, и сравнение методов их определения

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение: Экзополисахариды представляют собой высокомолекулярные соединения, состоящие из остатков моносахаридов и их производных, обладающие биологической активностью и выполняющие протекторную роль в физиологических процессах. Поиск штаммов молочнокислых бактерий, продуцирующих экзополисахариды, является перспективным направлением исследования за счет доказанного положительного влияния их на реологические свойства ферментированных пищевых продуктов, а также здоровье человека.Цель: Провести исследование способности штаммов молочнокислых бактерий из коллекции Федерального государственного автономного научного учреждения «Научно-исследовательский институт хлебопекарной промышленности» (далее ФГАНУ НИИХП) продуцировать экзополисахариды, а также проведение сравнения различных методов их определения – гравиметрического, фенол-сернокислого по Дюбуа, метода с применением антронового реактива и титриметрического по Бертрану.Материалы и методы: Для определения способности продуцировать экзополисахариды культуры молочнокислых бактерий культивировали на 12% солодовом сусле в течение 48 ч при оптимальной для каждого штамма температуре. После удаления белка и проведения диализа в культуральной жидкости определяли количество экзополисахаридов различными методами.Результаты: Установлено, что все коллекционные штаммы образовывали экзополисахариды в разном количестве. Определены штаммы, продуцирующие наибольшее количество экзополисахаридов – L. amilolyticus-2, L. plantarum А-63(d), L. amilolyticus -1, L. brevis-78(d), L. paracasei-6. Выход продукта, содержащего экзополисахариды, продуцентами которых являлись молочнокислые бактерии, находился в пределах от 7 до 14,4 мг в 1 мл культуральной жидкости. Результаты исследования позволили сделать вывод о корректности метода Дюбуа для оценки содержания применительно к экзополисахаридам, продуцируемым молочнокислыми бактериями.Выводы: Проведенные исследования подтверждают способность штаммов молочнокислых бактерий из коллекции ФГАНУ НИИХП продуцировать экзополисахариды. Установлена корректность метода по Дюбуа для определения экзополисахаридов, продуцируемых молочнокислыми бактериями.  

Об авторах

Владимир Викторович Мартиросян

Научно-исследовательский институт хлебопекарной промышленности

Email: v.martirosyan@gosniihp.ru
ORCID iD: 0000-0002-4026-5789
SPIN-код: 5140-5360

Марина Николаевна Костюченко

Научно-исследовательский институт хлебопекарной промышленности

Email: kostuchenko@gosniihp.ru
ORCID iD: 0000-0001-7854-3513

Михаил Викторович Рейнов

Научно-исследовательский институт хлебопекарной промышленности

Email: m.rejnov@gosniihp.ru
ORCID iD: 0000-0002-8900-1565

Ольга Евгеньевна Тюрина

Научно-исследовательский институт хлебопекарной промышленности

Email: o.tyurina@gosniihp.ru
ORCID iD: 0000-0002-6662-7530

Олеся Александровна Савкина

Санкт-Петербургский филиал ФГАНУ НИИ хлебопекарной промышленности

Email: o.savkina@gosniihp.ru
ORCID iD: 0000-0002-2372-4277

Список литературы

  1. Абрамова, А.Л. (2009). Методы определения экзополисахаридов (ЭПС). Научное обеспечение молочной промышленности (ВНИМИ - 80 лет) (c. 8-12). Место издания: ВНИМИ.
  2. Винокуров, В. А., Грайфер, В. И., Гринберг, Т. А., Пирог, Т. П., Владимиров, А. И., & Исмагилов, А. М. (2004). Способ получения экзополисахаридов (Патент РФ № 2 241 037). Российское патентное ведомство. Опубликовано 27.11.2004, Бюл. № 33.
  3. Григорьев, Е. Ф., Болоховская, В. А., Халабузарь, В. Г., Кравец, Л. Ф., Дерябин, В. В., & Бовина, Е. В. (1990). Способ выделения экзополисахаридов (Патент СССР № 1 549 996). Патентное ведомство СССР. Опубликовано 15.03.1990.
  4. Еникеев, Р. Р., Бобошко, Д. Н., Руденко, Е. Ю., & Зимичев, А. В. (2011). Способ количественного анализа полисахарида, производимого молочнокислыми бактериями (Патент РФ № 2 437 092). Российское патентное ведомство. Опубликовано 20.12.2011, Бюл. № 35.
  5. Кичемазова, Н.В. (2019). Экзополисахариды бактерий родов Xanthobacter и Ancylobacter: характеристика и их биологические свойства. ФГБОУ ВО Вавиловский Университет.
  6. Куис, Л. В., & Маркевич, Р. М. (2009). Выделение, фракционирование и анализ экзополисахаридов Bacillus mucilaginosus. Труды БГТУ. Серия 2: Химические технологии, биотехнология, геоэкология (c. 170-173). Минск: БГТУ.
  7. Локачук, М. Н., Савкина, О.А., Павловская, Е. Н., Фролова, Ю. М., Костюченко, М. Н., & Мартиросян, В. В. (2023). Современная таксономия и разнообразие молочнокислых бактерий в заквасках. Хлебопродукты, (6), 28-35. https://doi.org/10.32462/0235-2508-2023-32-6-28-35
  8. Фокина, Н.А. (2015). Экзополисахарид Streptococcus Thermophilus: условия выделения и свойства. Актуальная биотехнология, 14(3), 41-42.
  9. Хусаинов, И.А. (2014). Современные представления о биосинтезе бактериальных экзополисахаридов. Вестник Казанского технологического университета, 17(5), 167-172.
  10. Amiri, S., Rezaei Mokarram, R., Sowti Khiabani, M., Rezazadeh Bari, M., & Alizadeh Khaledabad, M. (2019). Exopolysaccharides production by Lactobacillus acidophilus LA5 and Bifidobacterium animalis subsp. lactis BB12: Optimization of fermentation variables and characterization of structure and bioactivities. International Journal of Biological Macromolecules, 123, 752-765. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.11.084
  11. Cerning, J., Bouillanne, C., & Desmazeaud, M. J. (1988). Exocellular polysaccharide production by Streptococcus thermophiles. Biotechnology Letters, 10, 255–260. https://doi.org/10.1007/BF01024415
  12. Daba, G. M., Elnahas, M. O., & Elkhateeb, W. A. (2021). Contributions of exopolysaccharides from lactic acid bacteria as biotechnological tools in food, pharmaceutical, and medical applications. International Journal of Biological Macromolecules, 173, 79-89. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.01.110
  13. Das, L., Raychaudhuri, U., & Chakraborty, R. (2015). Effects of hydrocolloids as texture improver in coriander bread. Journal of Food Science and Technology, 52(6), 3671–3680. https://doi.org/10.1007/s13197-014-1296-8
  14. Dilna, S. V., Surya, H., Aswathy, R. G., Varsha, K. K., Sakthikumar, D. N., Pandey, A., & Nampoothiri, K. M. (2015). Characterization of an exopolysaccharide with potential health-benefit properties from a probiotic Lactobacillus plantarum RJF4. LWT - Food Science and Technology, 64(2), 1179-1186. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2015.07.040
  15. Dubois, M., Gilles, K. A., Hamilton, J. K., Rebers, P. A., & Smith, F. (1956). Colorimetric method for determination of sugars and related substances. Analytical Chemistry, 28(3), 350–356. https://doi.org/10.1021/ac60111a017
  16. Galle, S., Schwab, C., Arendt, E., & Gänzle, M. (2010). Exopolysaccharide-forming Weissella strains as starter cultures for sorghum and wheat sourdoughs. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 58(9), 5834–5841. https://doi.org/10.1021/jf1002683
  17. Goh, K. K. T., Haisman, D. R., Archer, R. H., & Singh, H. (2005). Evaluation and modification of existing methods for the quantification of exopolysaccharides in milk-based media. Food Research International, 38(6), 605-613. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2004.11.014
  18. Jurášková, D., Ribeiro, S. C., & Silva, C. C. G. (2022). Exopolysaccharides produced by lactic acid bacteria: From biosynthesis to health-promoting properties. Foods, 11(2), 156. https://doi.org/10.3390/foods11020156
  19. Katina, K., Maina, N. H., Juvonen, R., Flander, L., Johansson, L., Virkki, L., Tenkanen, M., & Laitila, A. (2009). In situ production and analysis of Weissella confusa dextran in wheat sourdough. Food Microbiology, 26(7), 734–743. https://doi.org/10.1016/j.fm.2009.07.008
  20. Kavitake, D., Devi, P. B., Singh, S. P., & Shetty, P. H. (2016). Characterization of a novel galactan produced by Weissella confusa KR780676 from an acidic fermented food. International Journal of Biological Macromolecules, 86, 681–689. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2016.01.099
  21. Kim, Y., Oh, S., Yun, H. S., Oh, S., & Kim, S. H. (2010). Cell-bound exopolysaccharide from probiotic bacteria induces autophagic cell death of tumour cells. Letters in Applied Microbiology, 51(2), 123-130. https://doi.org/10.1111/j.1472-765X.2010.02859.x
  22. Korcz, E., & Varga, L. (2021). Exopolysaccharides from lactic acid bacteria: Techno-functional application in the food industry. Trends in Food Science & Technology, 110, 375-384. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.02.014
  23. Masuko, T., Minami, A., Iwasaki, N., Majima, T., Nishimura, S., & Lee, Y. C. (2005). Carbohydrate analysis by a phenol-sulfuric acid method in microplate format. Analytical Biochemistry, 339(1), 69-72. https://doi.org/10.1016/j.ab.2004.12.001
  24. Moroni, A. V., Arendt, E. K., & Dal Bello, F. (2011). Biodiversity of lactic acid bacteria and yeasts in spontaneously-fermented buckwheat and teff sourdoughs. Food Microbiology, 28(3), 497–502. https://doi.org/10.1016/j.fm.2010.10.016
  25. Nguyen, P. T., Nguyen, T. T., Bui, D. C., Hong, P. T., Hoang, Q. K., & Nguyen, H. T. (2020). Exopolysaccharide production by lactic acid bacteria: The manipulation of environmental stresses for industrial applications. AIMS Microbiology, 6(4), 451-469. https://doi.org/10.3934/microbiol.2020027
  26. Oleksy-Sobczak, M., Klewicka, E., & Piekarska-Radzik, L. (2020). Exopolysaccharides production by Lactobacillus rhamnosus strains – Optimization of synthesis and extraction conditions. LWT, 122, 109055. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2020.109055
  27. Patel, S., Majumder, A., & Goyal, A. (2012). Potentials of exopolysaccharides from lactic acid bacteria. Indian Journal of Microbiology, 52(1), 3-12. https://doi.org/10.1007/s12088-011-0148-8
  28. Prete, R., Alam, M. K., Perpetuini, G., Perla, C., Pittia, P., & Corsetti, A. (2021). Lactic acid bacteria exopolysaccharides producers: A sustainable tool for functional foods. Foods, 10, 1653. https://doi.org/10.3390/foods10071653
  29. Piermaria, J. A., De La Canal, M. L., & Abraham, A. G. (2008). Gelling properties of kefiran, a food-grade polysaccharide obtained from kefir grain. Food Hydrocolloids, 22, 1520–1527. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2007.10.005
  30. Ruhmkorf, C., Jungkunz, S., Wagner, M., & Vogel, R. F. (2012). Optimization of homoexopolysaccharide formation by lactobacilli in gluten-free sourdoughs. Food Microbiology, 32(2), 286–294. https://doi.org/10.1016/j.fm.2012.07.002
  31. Rühmann, B., Schmid, J., & Sieber, V. (2015). Methods to identify the unexplored diversity of microbial exopolysaccharides. Frontiers in Microbiology, 6, 565. https://doi.org/10.3389/fmicb.2015.00565
  32. Ruijssenaars, H. J., Stingele, F., & Hartmans, S. (2000). Biodegradability of food-associated extracellular polysaccharides. Current Microbiology, 40, 194-199.
  33. Ryan, P. M., Ross, R. P., Fitzgerald, G. F., Caplice, N. M., & Stanton, C. (2014). Sugar-coated: Exopolysaccharide producing lactic acid bacteria for food and human health applications. Food & Function, 6(3), 679-693. https://doi.org/10.1039/C4FO00529E
  34. Sanalibaba, P., & Çakmak, G. A. (2016). Exopolysaccharides production by lactic acid bacteria. Applied Micro Open Access, 2, 1000115. https://doi.org/10.4172/2471-9315.1000115
  35. Zajsek, K., Gorsek, A., & Kolar, M. (2013). Cultivating conditions effects on kefiran production by the mixed culture of lactic acid bacteria imbedded within kefir grains. Food Chemistry, 139(1-4), 970-977. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2012.11.142
  36. Zarour, K., Vieco, N., Pérez-Ramos, A., Nácher-Vázquez, M., Mohedano, M. L., & López, P. (2017). Food ingredients synthesized by lactic acid bacteria. In Microbial Production of Food Ingredients and Additives (pp. 89–124). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-811520-6.00004-0

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).