Антимикробные свойства Lactobacillus в кисломолочных продуктах

Механизмы пробиотического действия, способствующие укреплению здоровья, основаны на стимуляции естественного иммунитета, благодаря чему модулируется выработка цитокинов и антимикробных пептидов [7]. Употребление кисломолочных продуктов позволяет целенаправленно поддерживать или улучшать конкретные физиологические функции и метаболические реакции человека. Доказано, что употребление кисломолочных продуктов, содержащих пробиотические штаммы, более эффективно по сравнению с приемом лекарств, содержащих пробиотики [8]. Поэтому кисломолочные продукты с пробиотическими культурами в настоящее время стали все чаще использоваться для профилактики и лечения различных заболеваний желудочно-кишечного тракта [9]. 

В производстве кисломолочных продуктов, обладающих пробиотическими свойствами, используют L. acidophilus, бифидобактерии, пропионовокислые бактерии, L. rhamnosus,L. bulgaricus, L. casei, L. plantarum, L. reuteri. Штаммы молочнокислых бактерий обладают большим потенциалом, поскольку синтезируют бактерицидные биологически активные вещества, которые способны контролировать рост патогенных микроорганизмов. В исследованиях Maragkoudakis et al. (2006) и Charlier et al. (2008) описаны положительные действия бактерий рода Lactobacillus на организм человека, включая ингибирование роста грамотрицательных и грамположительных патогенных бактерий [10, 11]. Кроме того, несколько экспериментальных наблюдений выявили потенциальный защитный эффект пробиотических бактерий против развития опухолей толстой кишки [12]. Антимикробная активность является одним из наиболее важных свойств штаммов, используемых в производстве кисломолочных продуктов направленного действия [13]. Это свойство пробиотических, в том числе молочнокислых, бактерий позволяет их использовать в разработке функциональных продуктов для улучшения здоровья человека [14, 15]. Уменьшение количества жизнеспособных клеток патогенных микроорганизмов в смешанных популяциях с пробиотическими бактериями является штаммоспецифичным. 

Различные исследования показывают, что антимикробное действие Lactobacillus связано с продуцированием короткоцепочечных кислот (молочной, уксусной, пропионовой) [11], ингибирующих веществ белковой и небелковой природы и конкуренцией за питательные вещества [16]. Особое внимание уделяется антимикробной активности отдельных штаммов пробиотических микроорганизмов против бактерий, вызывающих пищевые отравления и токсикоинфекции, а также бактериальных и плесневых спор. Доказано, что спектр антибактериальных эффектов зависит от патогенных бактериальных изолятов [17].

Цель работы – определение антимикробных свойств штаммов Lactobacillus, используемых в производстве кисломолочных продуктов, против Escherichia coli ATCC 25922, Staphylococcus aureus АТСС 6538 и Salmonella typhimurium. Изучали штаммы Lactobacillus reuteri LR1, Lactobacillus rhamnosus TR1, Lactobacillus acidophilus H-9, Lactobacillus helveticus NK1 из коллекции пробиотических и молочнокислых микроорганизмов Центральной лаборатории микробиологии ВНИМИ. Тест-штаммы E. coli АТСС 25922 и S. aureus АТСС 6538 получены из ФГБУ «Научный центр экспертизы средств медицинского применения» Минздрава России, S. typhimurium – ФГБУ «НЦЭСМП» Минздрава России.

Тест-культуры выращивали на скошенном питательном агаре при 37±2 °С. Антимикробную активность определяли методом развивающихся смешанных популяций в сравнении с ростом тест-штаммов в монокультурах согласно МУ 2.3.2.2789–10 «Методические указания по санитарно-эпидемиологической оценке безопасности и функционального потенциала пробиотических микроорганизмов, используемых для производства пищевых продуктов». Через 24 и 48 ч сокультивирования проводили посев на плотные питательные среды для определения количества жизнеспособных клеток условно-патогенных микроорганизмов. Чтобы обеспечить воспроизводимость результатов, каждый анализ проводили в трех повторностях. Значимые различия (р<0,05) рассчитаны с помощью дисперсионного анализа (ANOVA). Исследуемые штаммы обладали антимикробной активностью по отношению к условно-патогенным микроорганизмам (см. рисунок). 

Установлено, что через 24 ч статистически значимо (р<0,05) снижалось количество клеток E. coli АТСС 25922 при сокультивировании с L. reuteri LR1, L. rhamnosus TR1 и L. acidophilus H-9. Количество клеток E. coli АТСС 25922 составило 4 * 10⁴ , 3,5 * 10⁴ и 1,6 * 10⁴ КОЕ/см³ соответственно. При сокультивировании с L. helveticus NK1 снижение количества клеток было чуть ниже и составило 7 * 10⁵ КОЕ/см³ . Через 48 ч при сокультивировании с L. helveticus NK1 количество клеток практически не изменилось и составило 5 * 10⁵ КОЕ/см³ . При сокультивировании с L. reuteri LR1, L. rhamnosus TR1 и L. acidophilus H-9 количество клеток E. coli АТСС 25922 статистически значимо снижалось и составило 7 * 10³ , 1,55 * 10³ и 1,65 * 10 ³ КОЕ/см³ соответственно.
Наибольшей антимикробной активностью к S. aureus АТСС 6538 обладал L. helveticus NK1. Количество клеток S. aureus АТСС 6538 статистически значимо снижалось через 24 и 48 ч сокультивирования и составило 3 * 10⁴ и 1,5 * 10³ КОЕ/см³ соответственно. У L. reuteri LR1 и L. rhamnosus TR1 антимикробная активность различалась незначительно. Количество клеток S. aureus АТСС 6538 статистически значимо снижалось через 24 ч сокультивирования и составило 6,9 * 10⁴ и 5,35 * 10⁴ КОЕ/см³ соответственно.

Однако через 48 ч количество клеток S. aureus АТСС 6538 практически не изменилось и составило 6,6 * 10⁴ и 2,2 * 10⁴ КОЕ/см³ . Штамм L. acidophilus H-9 обладал более низкой антимикробной активностью по сравнению с другими исследуемыми штаммами. Штаммы Lactobacillus обладали выраженной антимикробной активностью по отношению к Salmonella typhimurium. Через 24 ч сокультивирования со всеми исследуемыми штаммами Lactobacillus количество клеток Salmonella typhimurium статистически значимо снижалось (p<0,05). Однако через 48 ч количество клеток S. typhimurium снижалось при сокультивировании с L. rhamnosus TR1, L. helveticus NK1 и составило 2 * 10³ КОЕ/см³ , а при сокультивировании с L. reuteri LR1 и L. acidophilus H-9 не изменялось.

Таким образом, исследуемые штаммы обладали выраженной антимикробной активностью, которая зависела от выбранных условно-патогенных штаммов и продолжительности сокультивирования. Так, штаммы L. reuteri LR1, L. rhamnosus TR1 и L. acidophilus H-9 проявляли более высокую антимикробную активность по отношению к E. coli АТСС 25922, штамм L. helveticus NK1 – по отношению к S. aureus АТСС 6538, а штаммы L. rhamnosus TR1 и L. helveticus NK1 – по отношению к S. typhimurium. Полученные данные позволят разрабатывать закваски для кисломолочных продуктов с пробиотическими свойствами.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Зобкова, З.С. Кисломолочные продукты как составляющая функционального питания / З.С. Зобкова [и др.] // Молочная промышленность. 2019. No 2. С. 44–46.
2. Доронин, А.Ф.Функциональное питание / А.Ф. Доронин, Б.А. Шендеров. – М.: Изд-во «ГрантЪ», 2002. – 295 с.
3. Зобкова, З.С. Функциональные молочные продукты / З.С. Зобкова // Молочная промышленность. 2007. No 4. С. 35.
4. Bhat, Z.F. Milk and Dairy Products as Functional Foods: A Review / Z.F. Bhat, Hina Bhat // International Journal of Dairy Science. 2011. V. 6. P. 1–12. DOI: 10.3923/ijds.2011.1.12.
5. Харитонов, В.Д. Влияние нового кисломолочного продукта с гидролизатом сывороточных белков на переносимость и динамику проявлений атопического дерматита у детей с аллергией на белки коровьего молока / В.Д. Харитонов [и др.] // Вопросы питания. 2015. Т. 84. No 5. С. 56–63.
6. Зобкова, З.С. Биотехнологические способы создания нового поколения функциональных продуктов здорового питания / З.С. Зобкова [и др.] // Международная научно-практическая конференция, посвященная памяти В.М. Горбатова. 2014. No 1. С. 73–76.
7. Newburg, D.S. Innate immunity and human milk / D.S. Newburg // J. Nutr. 2005. V. 135. P. 1308–1312.
8. Булатова, Е.М. Пробиотики: клинические и диетологические аспекты применения / Е.М. Булатова [и др.] // Педиатрия. 2010. Т. 89. No 3. С. 84–90.
9. Полянская, И.С. Иммунопрофилактика инфекционных заболеваний с помощью кисломолочных продуктов / И.С. Полянская, В.Ф. Семенихина // Молочная промышленность. 2015. No 8. С. 40–42.
10. Maragkoudakis, P.A. Probiotic Potential of Lactobacillus Strains Isolated From Dairy Products / P.A. Maragkoudakis [et al.] // International Dairy Journal. 2006. V. 16. P. 189–199.
11. Karska-Wysocki, B. Antibacterial activity of Lactobacillus acidophilus and Lactobacillus casei against methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) / B. Karska-Wysocki, M. Bazo, W. Smoragiewicz // Microbiological Research. 2010. V. 165. Issue 8. P. 674–686. DOI:10.1016/j.micres.2009.11.008.
12. Murry, A.C. Inhibition of growth of Escherichia coli, Salmonella typhimurium and Clostridium perfringens on chicken feed media by Lactobacillus salivarius and Lactobacillus plantarum / A.C. Murry, A. Hinton, H. Morrison // Int J Poult Sci. 2004. V. 3. P. 603–607.
13. Полянская, И.С. Антагонистическая активность пробиотических штаммов: факторы регулирования / И.С. Полянская, Л.Г. Стоянова, В.Ф. Семенихина // Молочная промышленность. 2017. No 1. С. 42–44.
14. Eduardo, L. Antimicrobial activity of probiotics from milk products / L. Eduardo [et al.] // Phil. J Microbiol Infect Dis. 2003. V. 32. P. 71–74.
15. Полянская, И.С. Молочнокислые микроорганизмы для профилактики инфекций E. coli / И.С. Полянская [и др.] // Молочная промышленность. 2016. No 12. С. 52–54.
16. Savadogo, A. Antimicrobial activities of lactic acid bacteria strains isolated from Burkina Faso fermented milk / A. Savadogo [et al.] // Pak J Nutr. 2004 V. 3. P. 174–179.
17. Khalil, I. Antimicrobial Effect of Lactobacillus as a Probiotic Isolated from Yoghurt Products Against Staphylococcus aureus and Escherichia coli / I. Khalil, S. Jawdat, H.H. Ali // Ibn AL Haitham Journal For Pure and Applied Science. 2018. P. 135–142

Источник: журнал "Молочная промышленность". 2020. № 6.