Исследовали рост бифидобактерий при кислотности среды от 7,0; 5,0; 4,0. Все штаммы показали способность расти при pH 7,0 и 5,0, при изменении pH от 4,0 до 2,0 и 3,0 наблюдалось сохранение роста при достаточно интенсивном снижение количества клеток.
Была исследована выживаемость бактерий при внесении в ферментированное молоко. Самая высокая устойчивость обнаружена у штамма Bifidobacterium SI 31, что связано с высоким уровнем устойчивости данного штамма к соляной кислоте и ацетату. Таким образом, в результате исследования выбрали два штамма: Bifidobacterium HI 30 и Bifidobacterium SI 31, которые проявили наибольшую устойчивость к воздействию соли и низким значениям pH. Это говорит о том, что их использование для производства молочных продуктов будет способствовать поддержанию высоких концентраций данных бактерий в продукте.
Помимо селекции устойчивых штаммов большое внимание уделяется улучшению выживания пробиотических бактерий. Данные подходы основаны на кратковременном выдерживании клеток бифидобактерий при различных факторах сублетального стресса (голодание, тепло, желчь, соль, низкое рН), для того чтобы вызвать устойчивость к последующим летальным условиям стресса. Выдерживание B. brevis при рН 5,2 было проведено для защиты клеток при воздействии летальных значений рН 2,0–5,0. Кислотная толерантность штаммов B. lactis также повышалась за счёт процесса адаптации, но данная стратегия не оказалась эффективной для штамма B. longum.
Дальнейшие исследования доказали, что выдерживание штаммов при таких условиях (РН 3,5–4,0 и 47 ºC) может привести к значительному улучшению выживаемости у большинства видов лактобактерий, но не у штаммов Bifidobacterium, принадлежащим к видам B. animalis и B. longum.
Предварительное выдерживание при рН 3,5 определённых штаммов, таких как B. longum E1884, вызывает даже противоположные эффекты и ухудшает устойчивость бактерий. Кроме того, краткосрочное стрессовое воздействие на бактерии не всегда эффективно в промышленных условиях.
Изучение длительного воздействия низких значений рН (2,0) на клетки бифидобактерий позволит отобрать новые штаммы, устойчивые к воздействию кислот и похожие на штаммы, присутствующие в желудочно-кишечном тракте человека. К таким штаммам относятся B. longum и B. catenulatum, которые считаются очень чувствительными к кислой среде.
Штаммы, имеющие устойчивость к воздействию кислой среды, демонстрировали устойчивость к воздействию высоких концентраций соли желчных кислот и хлорида натрия и повышенную выживаемость при воздействии высоких температур.
Устойчивость к низким значениям рН, высоким концентрациям солей желчи и высоким температурам у Bifidobacterium также была продемонстрирована в ряде исследовательских работ.
Механизмы адаптации у Bifidobacterium до сих пор плохо охарактеризованы. Исследования, характеризующие стресс-ответы на молекулярном или физиологическом уровнях, сосредоточены на процессе адаптации к кислороду, теплу и желчи.
При изучении механизмов адаптации штаммов Bifidobacterium к кислым условиям среды выявлено только то, что их способность адаптироваться к низким значениям рН связана с повышенным содержанием H+, что влияет на внутриклеточное удаление протонов. Более детальное исследование молекулярных механизмов, лежащих в основе кислотно-стрессовых реакций у Bifidobacterium, может помочь созданию эффективного подхода для улучшения их устойчивости к нескольким стрессовым факторам.
Однако селекция устойчивых штаммов не является единственным способом для обеспечения выживаемости штаммов в молочных продуктах, существует множество методик для обеспечения жизнеспособности пробиотических бактерий. Рост пробиотических штаммов возможно интенсифицировать за счёт добавления в питательную среду аминокислот, витаминов и микронутриентов. Одним из способов для увеличения жизнеспособности бактерий является внесение аскорбиновой кислоты и цистеина в йогурты.
В определённых видах продуктов возможна регуляция условий для наиболее эффективного развития пробиотических штаммов. Так, штаммы Lactococci, Lactobacillus, Streptococci используются в качестве стартовых культур при производстве сыра. Преимуществом применения данных штаммов является их способность ингибирования патогенной микрофлоры в связи с тем, что ингибирующая активность этих штаммов проявляется за счёт синтеза молочной кислоты, перекиси водорода и бактериоцинов, а также за счёт сокращения питательных веществ в среде обитания. Но при внесении данных штаммов необходимо принимать во внимание их антагонизм с молочнокислыми бактериями.
Наличие некоторых условий в продукте, таких как благоприятная активная кислотность среды, содержание липидов, содержание кислорода, и условия хранения, способствует более длительному сроку выживаемости бифидобактерий. Также некоторые особенности производства продукта и используемые штаммы могут способствовать усилению роста протеолитических штаммов. S. Thermophilus, проявляющий высокий уровень потребления кислорода, способствовал жизнеспособности бифидобактерии. Кроме того, пара-κ-казеин и другие казеиновые гидролизаты способствуют росту бифидобактерий, особенно это проявляется в сырах. Так, брынза имеет диапазон рН 4,8–5,6, что гораздо выше, чем у кисломолочных продуктов, и обеспечивает более устойчивую среду для роста бифидобактерий. Метаболизм микроорганизмов, обитающих в сыре, приводит к образованию практически полностью анаэробной среды в течение нескольких недель созревания сыра, что также является положительным фактором для роста бифидобактерий и других анаэробных микроорганизмов. Кроме того, матрица сыра и высокое содержание жира благоприятствуют защите пробиотических бактерий во время прохождения через желудочно-кишечный тракт.
Но так же, как и в остальных видах молочных продуктов, интенсивность роста пробиотических штаммов возможно регулировать. Основными компонентами, способствующими этому в сыре, являются ионы кальция, хлорид натрия, это способствует морфологическим изменениям бифидобактерий, что в свою очередь может изменить их кислотопродуцирующую способность и другие характеристики. Переменный эффект на рост бифидобактерий имеют жирные кислоты. Лауриновые и миристиновые кислоты, которые составляют 3,6 и 10,5 % жирных кислот в молоке, триглицериды, подавляют рост бифидобактерий. С другой стороны, наличие масляной, пальмитиновой и стеариновых кислот, на долю которых приходится 8,5, 23,5 и 10,0 % жирных кислот, способствует росту бифидобактерий.
При отборе штаммов для производства пробиотиков важно изучить способность бактерий прикрепляться к стенкам кишечника. Этот процесс получил название бактериальной гистадгезии, или адгезии.
Бактериальная гистадгезия – это процесс взаимодействия представителей эндотрофной микрофлоры человека с поверхностными структурами слизистой оболочки (в кишечнике − муцин, гликокаликс, щеточная ка`мка эпителия) с целью фиксации микроорганизмов в приемлемом для них микробиотопе или его ярусе без нарушения целостности эпителиальных клеток. В механизме бактериальной гистадгезии в кишечнике принимают участие различные структуры клеточной стенки.
Так, при изучении процессов адгезии бацилл на стенках кишечника доказано, что количество фиксирующихся бактерий прямо пропорционально количеству клеток в препарате. При содержании 106 бацилл в 1 мл пробиотика на 1 мм2 поверхности слизистой оболочки кишечника прикрепляются несколько десятков микробных клеток, в связи с этим исследования в данном направлении являются актуальными.3.2.2. Обоснование выбора способа и носителя
для иммобилизации бифидобактерий
Структурные и глобулярные белки и углеводы являются природными органическими полимерами [122], которые могут быть использованы для иммобилизации. В этом смысле особый интерес представляют (био)полимеры, которые обычно считаются безопасными, например белки и углеводы [12].
Различные взаимодействия между молекулами могут быть результатом взаимодействия между аминокислотными остатками, которые присутствуют в белках, и это обеспечивает широкую возможность функциональных свойств [127].
Суть процесса иммобилизации заключается в увеличении и сохранении каталитической активности белков и клеток, увеличении продолжительности каталитического действия ферментов на субстрат, изменении оптимального значения температуры и активной кислотности, увеличении продуктивности, а также изменении
