Бактериальная закваска Latilactobacillus sakei на основе растительных компонентов

Молочная сыворотка широко применяется в качестве основы для питательной среды при производстве бактериальных заквасок, однако в последние годы научный интерес представляют бактериальные культуры на основе растительного сырья. Наиболее часто для создания пробиотических бактериальных культур используются штаммы молочнокислых бактерий. Целью работы является разработка технологии производства бактериальной закваски молочнокислых бактерий вида Latilactobacillus sakei на основе рисовой муки. Объектами экспериментальных исследований служили три штамма молочнокислых бактерий вида Latilactobacillus sakei, закваски, изготовленные с применением этих штаммов. Для культивирования молочнокислых бактерий использовали полужидкую среду MRS и специально разработанную авторами питательную среду на основе рисовой муки. Рост штаммов Latilactobacillus sakei на указанных средах оценивали по количеству жизнеспособных клеток. Установлено, что разработанная новая питательная среда на основе ингредиентов растительного происхождения позволяет получить бактериальные закваски, обладающие хорошими показателями качества и безопасности (соответствуют требованиям технического регламента ТР ТС 033/2013 «О безопасности молока и молочной продукции») и содержащие высокое количество жизнеспособных клеток молочнокислых бактерий (не менее 10⁸ КОЕ/см³). В результате проведенных исследований разработаны новые технологии производства жидкой и замороженной бактериальных заквасок из растительных ингредиентов, содержащих штаммы Latilactobacillus sakei, которые могут применяться при производстве пищевых продуктов.

1. Benefaction of probiotics for human health: a review / R. G. Kerry, J. K. Patra, S. Gouda [et al.] // Journal of Food and Drug Analysis. – 2018. – Vol. 26, № 3. – P. 927–939. https://doi.org/10.1016/j.jfda.2018.01.002

2. Bodke, H. Role of probiotics in human health / H. Bodke, S. Jogdand // Cureus. – 2022. – Vol. 14, № 11. – Art. e31313. https://doi.org/10.7759/cureus.31313

3. Probiotic Escherichia coli Nissle 1917-derived outer membrane vesicles modulate the intestinal microbiome and host gut-liver metabolome in obese and diabetic mice / J. Shi, D. Ma, S. Gao [et al.] // Frontiers in Microbiology. – 2023. – Vol. 14. – Art. 1219763. https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1219763

4. Probiotic properties of enterococcus isolated from artisanal dairy products / Y. Nami, R. Vaseghi Bakhshayesh, H. Mohammadzadeh Jalaly [et al.] // Frontiers in Microbiology. – 2019. – Vol. 10. – Art. 300. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.00300

5. Unique properties of yeast probiotic Saccharomyces boulardii CNCM I-745: a narrative review / S. Gopalan, S. Ganapathy, M. Mitra [et al.] // Cureus. – 2023. – Vol. 15, № 10. – Art. e46314. https://doi.org/10.7759/cureus.46314

6. Staniszewski, A. Probiotic and potentially probiotic yeasts-characteristics and food application / A. Staniszewski, M. Kordowska-Wiater // Foods. – 2021. – Vol. 10, № 6. – Art. 1306. https://doi.org/10.3390/foods10061306

7. Lactic acid bacteria: food safety and human health applications / R. D. Ayivi, R. Gyawali, A. Krastanov [et al.] // Dairy. – 2020. – Vol. 1, № 3. – P. 202–232. https://doi.org/10.3390/dairy1030015

8. Potential applications of dairy whey for the production of lactic acid bacteria cultures / G. R. Rama, D. Kuhn, S. Beux [et al.] // International Dairy Journal. – 2019. – Vol. 98. – P. 25–37. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2019.06.012

9. Probiotic and technological characterization of selected Lactobacillus strains isolated from different egyptian cheeses / M. Zommara, S. El-Ghaish, T. Haertle [et al.] // BMC Microbiology. – 2023. – Vol. 23, № 1. – Art. 160. https://doi.org/10.1186/s12866-023-02890-1

10. Bacterial community analysis in three types of the fermented seafood, jeotgal, produced in South Korea / E. J. Song, E. S. Lee, S. L. Park [et al.] // Bioscience, Biotechnology and Biochemistry. – 2018. – Vol. 82, № 8. – P. 1444–1454. https://doi.org/10.1080/09168451.2018.1469395

11. Fermented and ripened fish products in the northern European countries / T. Skåra, L. Axelsson, G. Stefansson [et al.] // Journal of Ethnic Foods. – 2015. – Vol. 2, № 1. – P. 18–24. https://doi.org/10.1016/j.jef.2015.02.004

12. Zagorec, M. Lactobacillus sakei: a starter for sausage fermentation, a protective culture for meat products / M. Zagorec, M.-C. Champomier-Vergès // Microorganisms. – 2017. – Vol. 5, № 3. – Art. 56. https://doi.org/10.3390/microorganisms5030056

13. Никифорова, А. П. Исследование устойчивости Lactobacillus sakei к осмотическому стрессу / А. П. Никифорова, С. Н. Хазагаева, И. С. Хамагаева // Техника и технология пищевых производств. – 2021. – Т. 51, № 3. – С. 574–583. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2021-3-574-583

14. Growth medium for culturing probiotic bacteria for applications in vegetarian food products / C. N. Heenan, M. C. Adams, R. W. Hosken, G. H. Fleet // LWT – Food Science and Technology. – 2002. – Vol. 35, № 2. – P. 171–176. https://doi.org/10.1006/fstl.2001.0833

15. Pathak, M. Optimization of an effective growth medium for culturing probiotic bacteria for applications in strict vegetarian food products / M. Pathak, D. Martirosyan // Functional Foods in Health and Disease. – 2012. – Vol. 2, № 10. – P. 369–378. https://doi.org/10.31989/ffhd.v2i10.75

16. Vegan grade medium component screening and concentration optimization for the fermentation of the probiotic strain Lactobacillus paracasei IMC 502® using Design of Experiments / D. Parecha, A. Alfano, D. Cimini, C. Schiraldi // Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology. – 2024. – Vol. 51. – Art. kuae016. https://doi.org/10.1093/jimb/kuae016

17. Plant-based culture media: efficiently support culturing rhizobacteria and correctly mirror their in-situ diversity / H. H. Youssef, M. A. Hamza, M. Fayez [et al.] // Journal of Advanced Research. – 2016. – Vol. 7, № 2. – P. 305–316. https://doi.org/10.1016/j.jare.2015.07.005

18. Low-cost effective culture medium optimization for d-lactic acid production by Lactobacillus coryniformis subsp. torquens under oxygen-deprived condition / L. Jaramillo, D. Santos, E. Borges [et al.] // Annals of Microbiology. – 2018. – Vol. 68, № 9. – P. 547–555. https://doi.org/10.1007/s13213-018-1362-y

19. Probiotics media: significance, challenges, and future perspective – a mini review / V. Kumar, B. Naik, A. Kumar [et al.] // Food Production, Processing and Nutrition. – 2022. – Vol. 4. – Art. 17. https://doi.org/10.1186/s43014-022-00098-w

20. Мамыкин, Д. С. Оптимизация состава питательной среды для производства заквасочных культур Lactobacillus plantarum / Д. С. Мамыкин // Пищевые системы. – 2021. – Т. 4, № 3S. – P. 193–198. https://doi.org/10.21323/261897712021-4-3S-193-198

21. Batch and fed-batch production of probiotic biomass and nisin in nutrient-supplemented whey media / M. C. Malvido, E. A. González, D. L. Bazán Tantaleán [et al.] // Brazilian Journal of Microbiology. – 2019. – Vol. 50, № 4. – P. 915–925. https://doi.org/10.1007/s42770-019-00114-1

22. Хамагаева, И. С. Биотехнология заквасок пропионовокислых бактерий / И. С. Хамагаева, Л. М. Качанина, С. М. Тумурова. – Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2006. – 171 с.

23. Features of Lactobacillus sakei isolated from Italian sausages: focus on strains from Ventricina del Vastese / C. Amadoro, F. Rossi, M. Piccirilli, G. Colavita // Italian Journal of Food Safety. – 2015. – Vol. 4, № 4. – Art. 5449. https://doi.org/10.4081/ijfs.2015.5449

24. Lactose metabolism in Lactobacillus curvatus and Lactobacillus sake / M. Obst, R. Hehn, R. F. Vogel, W. P. Hammes // FEMS Microbiology Letters. – 1992. – Vol. 97, № 3. – P. 209–214. https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.1992.tb05465.x

25. Short communication: nutrient consumption patterns of Lactobacillus acidophilus KLDS 1.0738 in controlled pH batch fermentations / X. Lv, G. Liu, X. Sun [et al.] // Journal of Dairy Science. – 2017. – Vol. 100, № 7. – P. 5188–5194. https://doi.org/10.3168/jds.2017-12607

26. Хамагаева, И. С. Оптимизация питательной среды для получения гипоаллергенного биопрепарата / И. С. Хамагаева, С. Н. Хазагаева, И. П. Марадудина // Вестник ВСГУТУ. – 2017. – № 3 (66). – С. 93–96.

27. A potential of brown rice polish as a substrate for the lactic acid and bioactive compounds production by the lactic acid bacteria newly isolated from cereal-based fermented products / R. Jukonyte, D. Zadeike, E. Bartkiene [et al.] // LWT. – 2018. – Vol. 9. – P. 323–331. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2018.07.012

28. Impact of different sugars and glycosyltransferases on the assertiveness of Latilactobacillus sakei in raw sausage fermentations / A. W. Widenmann, C. J. Schiffer, M. A. Ehrmann, R. F. Vogel // International Journal of Food Microbiology. – 2022. – Vol. 366. – Art. 109575. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2022.109575

29. Effects of freeze drying in complex lyoprotectants on the survival, and membrane fatty acid composition of Lactobacillus plantarum L1 and Lactobacillus fermentum L2 / Z. Cheng, X. Yan, J. Wu [et al.] // Cryobiology. – 2022. – Vol. 105. – P. 1–9. https://doi.org/10.1016/j.cryobiol.2022.01.003

30. Development of freeze-thaw tolerant Lactobacillus rhamnosus GG by adaptive laboratory evolution / Y. W. Kwon, J. H. Bae, S. A. Kim, N. S. Han // Frontiers in Microbiology. – 2018. – Vol. 9. – Art. 2781. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.02781

31. Олескин, А. В. Биосоциальность одноклеточных (на материале исследований прокариот) / А. В. Олескин // Журнал общей биологии. – 2009. – Т. 70, № 3. – 225–238.

32. Trunk, T. Bacterial autoaggregation / T. Trunk, H. S. Khalil, J. C. Leo // AIMS Microbiology. – 2018. – Vol. 4, № 1. – P. 140–164. https://doi.org/10.3934/microbiol.2018.1.140

33. Evaluation of functional properties of some lactic acid bacteria strains for probiotic applications in apiculture / A. C. Urcan, A. D. Criste, O. Bobiș [et al.] // Microorganisms. – 2024. – Vol. 12, № 6. – Art. 1249. https://doi.org/10.3390/microorganisms12061249