Використання багатокритеріальної оптимізації поживного середовища для накопичення біомаси молочнокислих бактерій

Abstract

Найважливішою стадією у виробництві бактеріальних препаратів на основі молочнокислих бактерій є отримання максимального виходу біомаси за мінімальний термін культивування. Культивування молочнокислих бактерій ускладнено особливостями поживних потреб цих мікроорганізмів. Для цих бактерій необхідна наявність у поживному середовищі факторів росту — амінокислот, вітамінів, мікроелементів тощо, тому питання оптимізаціїумов культивування бактерій є актуальніш. У статті проведено оптимізацію складу поживного середовища для вирощування бактеріальної композиції Lactobacillus, buchneri 3806, L. plantarum 3796, Enterococcus faecium C-8-12. Загальновживаним середовищем для вирощування бактеріальних композицій на основі молочнокислих бактерій є середовище МРС (Ман, Рогоза, Шарп), яке містить усі необхідні для їхнього розвитку поживні речовини й фактори росту. В промислових умовах застосування такого середовища є недоцільним через його високу вартість. Для оптимізації складу поживного середовища використовували методротатабельного центрально-композиційного планування, який дав змогу проаналізувати відгук росту молочнокислих бактерій залежно від концентрації глюкози, кукурудзяного і дріжджового екстрактів, пептону, ацетату та цитрату натрію. Критерієм оптимальності було обрано оптичну густину культуральноїрідини. У результаті оптимізовано поживне середовище такого складу, г/л: основа (гідролізоване протосубтиліном молоко з додаванням таких солей: калій фосфорнокислий однозаміщений — 2 г/л; марганець сірчанокислий 5-водний — 0,05 г/л; магній сірчанокислий 7-водний — 0,2 г/л, твін-80 — 1,0); глюкоза —19,7; дріжджовий екстракт — 7,8; кукурудзяний екстракт — 23,6; пептон — 9,1; цитрат натрію — 6,6; ацетат натрію — 3,4. Нарощування бактеріальної композиції дало змогу отримати максимальний вихід біомаси, за якого показник оптичної густини становив 2,01 од., що практично вдвічі більше, ніж значення, яке було одержано при культивуванні тієї ж композиції в середовищі МРС. Оптимізоване середовище рекомендовано для культивування бактеріальної композиції в промислових умовах. The most important stage in the production of bacterial preparations based on lactic acid bacteria is to obtain the maximum yield of biomass in the minimum cultivation time. Cultivation of lactic acid bacteria is complicated by the nutritional needs of these microorganisms. For these bacteria requires a nutrient medium growth factors — amino acids, vitamins, minerals and others. Therefore, the issue of optimizing the conditions for culturing bacteria is relevant. The aim of this study was to establish the composition of the nutrient medium for growing the bacterial composition Lactobacillus buchneri 3806, L. plantarum 3796, Enterococcus faecium C-8-12. A commonly used medium for growing bacterial compositions based on lactic acid bacteria is MRS medium (Mann, Rogoza, Sharpe), which contains all the essential nutrients and growth factors for their development. In industrial conditions, the use of this medium is impractical due to its high cost. To optimize the composition of the nutrient medium the method rotatable central composition planning (RCKP) was used, that allowed to parse the growth of lactic acid bacteria according to six selected factors, such as concentration of glucose, com and yeast extracts, peptone, acetate and sodium citrate. The optical density of the culture fluid was chosen as the criterion of optimality.As a result, the nutrient medium of the following composition was optimized, g/1: base (protosubtilin-hydrolyzed milk with the addition of the following salts: monosubstituted potassium phosphate — 2 g/1; manganese sulfate 5-aqueous — 0.05 g/1; magnesium sulfate 7-aqueous — 0.2 g/1, twin-80 — 1.0); glucose — 19.7; yeast extract — 7.8; com extract — 23.6; peptone — 9.1; sodium citrate — 6.6; and sodium acetate — 3,4. Increasing the bacterial composition allowed to obtain the maximum yield of biomass where the optical density was 2.01 units, which is almost twice the value obtained by culturing the same composition in MRS medium. The optimized medium is recommended for culturing the bacterial composition under industrial conditions.