Potential probiotic properties and organic acid profiles of L. helveticus metabolite complex

Abstract

Молочнокислые и пробиотические микроорганизмы играют важную роль при производстве продуктов с функциональными свойствами и являются продуцентами биологически активных соединений с потенциалом использования в различных отраслях промышленности. Метаболиты молочнокислых и пробиотических бактерий представляют собой сложную смесь, содержащую углеводы, ферменты, белки, аминокислоты, органические кислоты, витамины, пептиды и другие соединения. Органические кислоты относят к основным ингибиторам роста многих микроорганизмов за счет разрушения клеточной мембраны. Ингибирующая активность по отношению к условно-патогенным и патогенным микроорганизмам является одним из важных факторов, определяющих потенциальные пробиотические свойства метаболитных комплексов (МК). Поэтому в работе исследованы потенциальные пробиотические свойства МК двух штаммов L. helveticus: L. helveticus 20Т и L. helveticus AB. В процессе роста на питательной среде MRS-бульон штаммы L. helveticus продуцировали метаболиты с пробиотическими свойствами, такими как бифидогенная и антимикробная активность, за счет производства биологически активных ингредиентов, секретируемых внеклеточно. Показано, что МК обладают бифидогенными свойствами, так как при культивировании с внесением МК L. helveticus количество бифидобактерий увеличивается на 4 порядка по сравнению с контролем и составляет (1,0–7,0)×107 КОЕ/см3. Определены профиль органических кислот и антимикробная активность МК, продуцируемых двумя штаммами L. helveticus, по отношению к условно-патогенным микроорганизмам. Установлено, что нативные МК L. helveticus обладали антимикробной активностью по отношению к E. coli АТСС 25922, S. aureus АТСС 6538, S. typhimurium АТСС 14028. Определено, что количество молочной кислоты в МК, продуцируемых L. helveticus через 24 ч культивирования в питательной среде MRS – бульон, зависит от используемого штамма. Содержание молочной кислоты в МК L. helveticus 20Т составило (13573,0±254) мг/дм3, а в МК L. helveticus AB (9030,0±219) мг/дм3. Полученные МК с бифидогенной, антимикробной активностью и определенным профилем органических кислот могут быть использованы при разработке добавок с потенциальными пробиотическими свойствами. Lactic acid and probiotic microorganisms play an important role in the production of products with functional properties and have potential as producers of compounds for use in various industrial sectors. The metabolites of lactic acid and probiotic bacteria are a complex mixture containing carbohydrates, enzymes, proteins, amino acids, organic acids, vitamins, peptides and other compounds with diverse properties. Organic acids are referred to the main growth inhibitors of many microorganisms by destroying the cell membrane, and the inhibitory activity against conditionally pathogenic and pathogenic microorganisms is one of the important factors determining the potential probiotic properties of metabolic complexes (MC). Therefore, the potential probiotic properties of MC of two strains of L. helveticus were investigated in this work. In the process of growth on nutrient medium MRS Broth the studied strains of L. helveticus produced metabolites with probiotic properties such as bifidogenic and antimicrobial activity, due to the production of biologically active ingredients secreted extracellularly. It was shown that MCs possess bifidogenic properties as the number of bifidobacteria increased by 4 orders of magnitude compared to control when it was cultivated with the addition of MC of L. helveticus and amounted to (1.0–7.0)×107 CFU/cm3. The profile of organic acids and antimicrobial activity of metabolic complexes produced by two strains of L. helveticus against opportunistic pathogens were determined. The native L. helveticus MC were found to have antimicrobial activity against E. coli ATCC 25922, S. aureus ATCC 6538, S. typhimurium ATCC 14028. The amount of lactic acid in the metabolite complexes produced by L. helveticus after 24 h of cultivation in MRS – broth nutrient medium was determined to depend on the strain used. The lactic acid content of the L. helveticus 20T metabolite complex (MC) was (13573.0±254) mg/dm3 and that of L. helveticus AB was (9030.0±219) mg/dm3. The obtained MC with bifidogenic activity, antimicrobial activity and a certain profile of organic acids can be used in the development of additives with potential probiotic properties.