Probiotiskās biomasas producēšana, izmantojot laktozi saturošus industriālos substrātus

Abstract

Darba mērķis bija izpētīt iespēju saaudzēt divu probiotisko Lactobacillus celmu biomasu, kā substrātu izmantojot sūkalas, un pārbaudīt šīs biomasas izdzīvotību biezpienā un mājas sierā, lai izvērtētu jauna tipa probiotiskā produkta izveides iespējas. Tika novērtēta laktozes koncentrācijas ietekme uz šo celmu augšanu. Tika izpētīti šo celmu augšanas parametri uz saldajām un skābajām sūkalām un salīdzināti ar rādītājiem MRS barotnē, un novērtēta biomasas izdzīvotība biezpienā un mājas sierā. Pētījuma laikā tika novērtētas pH izmaiņas, laktozes patēriņš un pienskābes producēšana. Aplūkojot dažādu laktozes koncentrāciju ietekmi uz abiem celmiem – Lactobacillus casei-01 optimālākā laktozes koncentrācija ir sākot no 30 g/L līdz 60 g/L, taču L. casei subsp. rhamnosus – 20 g/L. Visaugstākā biomasas produktivitāte un iznākums uz sūkalām tika novērots pēc 24h fermentācijas. Tika pētīts arī laktozes patēriņš un pienskābes producēšana fermentācijas laikā. Augstākie rezultāti tika uzrādīti tieši pēc 24 stundām, pēc 48 stundām produktivitāte samazinājās. Gan vājpiena, gan pilnpiena biezpienā abi testētie probiotiskie celmi saglabāja dzīvo šūnu skaitu virs 106 KVV uz grama biezpiena vismaz 7 dienas un mājas sierā vismaz 8 dienas pie +4°C. Konstatēts, ka abu veidu sūkalas ir piemērots substrāts Lactobacillus casei-01 un Lactobacillus casei subsp. rhamnosus biomasas producēšanai, kā arī, salīdzinot biezpienu ar mājas sieru, mājas sierā izdzīvotības rādītāji ar abiem celmiem bija augstāki. Pētījuma laikā tika apgūtas darbam nepieciešamās metodes: baktēriju kultivēšanas metodes, biomasas noteikšana ar spektrofotometru un mikroplašu lasītāju – inkubatoru, laktozes noteikšana ar augstefektīvo šķidruma hromatogrāfijas (HPLC) metodi, kā arī dzīvo šūnu skaita noteikšana.

Production of probiotic biomass using lactose-containing industrial substrates. The aim of the study was to investigate the possibility to produce biomass of two probiotic Lactobacillus strains using whey as a substrate and to test the survival of this biomass in curd and cottage cheese to evaluate the possibility of developing a new type of probiotic product. The effect of lactose concentration on the growth of these strains was assessed. The growth parameters of these strains were studied on sweet and sour whey and compared to the indicators in the MRS medium, and the biomass viability in curd and cottage cheese was assessed. During the study, pH changes, lactose consumption and lactic acid production were evaluated. Looking at the effect of different lactose concentrations on both strains - Lactobacillus casei-01 optimal lactose concentration value ranges from 30 g/L to 60 g/L but L. casei subsp. rhamnosus only 20 g/L. The highest biomass productivity and yield in whey substrate was observed after 24h of fermentation. Lactose consumption and lactic acid production during fermentation were also studied. The highest results were shown immediately after 24 hours, after 48 hours productivity decreased. In both skimmed and whole milk curd, both probiotic strains retained viable cell counts above 106 CFU per gram of curd for at least 7 days and in cottage cheese for at least 8 days at + 4 °C. Both types of whey have been found to be suitable substrates for Lactobacillus casei-01 and Lactobacillus casei subsp. rhamnosus biomass production, and comparing both types of curd with cottage cheese, cottage cheese had higher survival rate with both strains. During the study essential experimental methods were mastered: bacteria cultivation methods, biomass determination with spectrophotometer and multimode microplate reader – incubator, lactose determination with HPLC chromatograph and colony forming unit calculations.