Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,006

ИЗУЧЕНИЕ АНТИМИКРОБНЫХ СВОЙСТВ ЭКЗОПОЛИСАХАРИДОВ МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ

Урядова Г.Т. 1 Фокина Н.А. 1 Карпунина Л.В. 1
1 ФГБОУ ВО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова»
Были исследованы бактерицидные и фунгицидные свойства экзополисахаридов (ЭПС) Streptococcus thermophilus и Lactococcus lactis В-1662. Показано, что ЭПС S. thermophilus и L. lactis В-1662 в зависимости от концентраций (0,06-0,6%) проявляли в разной степени бактерицидное действие в отношении условно-патогенных микроорганизмов: Escherichia coli 113-13 и АТСС 25922, Staphylococcus aureus 209-P, Pseudomonas aeruginosa АТ-31 и АТСС 27853, Xanthomonas cаmpestris 610 и 611. Кроме того, ЭПС S. thermophilus угнетал рост Klebsiella pneumoniaе K2, а ЭПС L. lactis В-1662 – B. subtilis 262. Фунгицидная активность ЭПС S. thermophilus и L. lactis В-1662 в отношении Candida albicans 223 и 13108 не была обнаружена. Полученные данные позволяют предположить участие данных экзополисахаридов в антибактериальной активности молочнокислых бактерий.
антимикробная активность
молочнокислые бактерии
экзополисахариды
lactococcus lactis
streptococcus thermophilus
1. Биттеева М.Б., Бирюков В.В., Щеблыкин И.Н., Шушеначева Е.В., Осипова В.Г., Минаева Л.П., Стехновская Л.Д., Коваленко Н.В., Милов М.С., Плессер Л.М., Макеев П.П., Барбот В.С. Штамм Lactocoсcus lactis ВКПМ-В-7699 продуцент бактериоцина низина: Патент РФ № 2151796. 2000.
2. Булдаков А.С. Пищевые добавки : справочник. – СПб.: Ut, 1996. – 240 с.
3. Влияние ЭПС бактерий на бактерицидные свойства молочнокислых комплексов / И.В. Фомина, Л.В. Карпунина, Е.Н. Бухарова, Е.В. Полукаров // Вестник Российской военно-медицинской академии. – 2008. – Приложение 2; 3 (23). – С. 338–339.
4. Выделение экзополисахарида Streptococcus thermophilus / Г.Т. Урядова, А.Ю. Тяпкин, Н.А. Фокина, Л.В. Карпунина // Актуальные проблемы ветеринарной медицины, пищевых и биотехнологий: материалы Всероссийской научно-практической конференции. – Саратов: Издательский центр «Наука», 2015. – С. 109–113.
5. Лабинская А.С. Микробиология с техникой микробиологических исследований. - М.: Медицина, 1978. – 394 с.
6. Митыпова Н.В. Разработка технологии концентрированной закваски на основе симбиоза пробиотических бактерий: дис. … канд. тех. наук. – Улан-Удэ, 2007. – 166 с.
7. Урядова Г.Т. Изучение бактерицидных и фунгицидных свойств молочнокислых бактерий / Г.Т. Урядова, Н.А. Фокина, Л.В. Карпунина // Аграрный научный журнал. – 2016. – № 11. – С. 39–41.
8. Antibacterial effect of the adhering human Lactobacillus acidophilus strain LB / M.H. Coconnier, V. Lievin, M.F. Bernet-Camard, S. Hudault, A.L. Servin // Antimicrobial Agents and Chemotherapy. – 1997. – Vol. 41, № 5. – P. 1046–1052.
9. Cerning J. Isolation and characterization of exocellular polysaccharide produced by Lactobacillus bulgaricus / J. Cerning, C. Bouillanne, M.J. Desmazeaud // Biotechnology Letters. – 1986. – Vol. 8. – P. 625–628.
10. Protective action of Lactobacillus kefir carrying S-layer protein against Salmonella enterica serovar Enteritidis / M.A. Golowczyc, P. Mobili, G.L. Garrote, A.G. Abraham, G.L. De Antoni // International Journal of Food Microbiology. – 2007. – Vol. 118, № 3. – P. 264–273.
11. Resta-Lenert S. Live probiotics protect intestinal epithelial cells from the effects of infection / S. Resta-Lenert, К.Е. Barren // Gut. – 2003. – Vol. 52, № 7. – P. 988–997.

Молочнокислые бактерии, согласно литературным данным [1; 3; 6-8; 10; 11], способны подавлять рост патогенных и условно-патогенных микроорганизмов. Антимикробная активность молочнокислых бактерий определяется наличием различных веществ. Так, бактерицидные свойства Lactobacillus acidophilus обусловлены наличием специфических антибиотических веществ, действие которых усиливает совместное присутствие молочной, уксусной и пропионовой кислот [8], Lactocoсcus lactis ВКПМ-В-7699, согласно данным [1], – продуцированием бактериоцина (низина). А подавление роста Salmonella enterica serovar Enteritidis молочнокислой бактерией Lactobacillus kefir достигается за счет большого содержания белков S-слоя [10]. В работах S. Resta-Lenert и К. Е. Barrett [11] было показано, что Lactobacillus acidophilus и Lactobacillus rhamnosus GG обладают антитоксическим и антимикробным эффектом в отношении Clostridium difficile и Escherichia coli, а Streptococcus thermophilus и Lactobacillus plantarum в отношении Escherichia coli за счет продуцирования молочной кислоты.

Имеются сведения, что антимикробной активностью обладают экзополисахариды различных микроорганизмов: ксантан (полисахарид бактерии Xanthmonas campestris) [3], среди которых в отношении молочнокислых экзополисахаридов есть единичные сведения: ЭПС-содержащая закваска (сочетающая Bifidobacterium longum B379М и Propionibacterium shermanii KM 186 и их полисахариды) [6], лаксаран (экзополисахарид молочнокислой бактерии Lactobacillus delbruekii spp. buigaricus) [3].

В связи с этим представлялось интересным изучить антимикробные свойства экзополисахаридов (ЭПС) молочнокислых бактерий Streptococcus thermophilus и Lactococcus lactis В-1662.

Материалы и методы исследования

Объектами исследования служили ЭПС, выделенные нами ранее [4] из Streptococcus thermophilus и Lactococcus lactis В-1662. Культура Streptococcus thermophilus была получена из ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности» (г. Москва), Lactococcus lactis В-1662 – из Всероссийской коллекции микроорганизмов (г. Пущино-на-Оке).

Выделение ЭПС осуществляли по методу J. Cerning с соавт. [9] в нашей модификации.

Антимикробную активность культур ЭПС S. thermophilus и L. lactis В-1662 определяли, используя метод диффузии в агар [5]. Для этого питательную среду (МПА) в количестве 20 мл разливали в чашки Петри, затем наслаивали 2 мл 0,8%-ного агара, содержащего 0,2 мл соответствующей микробной взвеси (106 кл/мл). После застывания агара в лунки вносили по 0,1 мл водного раствора изучаемого ЭПС в концентрации 0,06% и 0,6% [2].

Пробы инкубировали в термостате при температуре, соответствующей температуре выращивания взятых в эксперимент микроорганизмов.

В качестве тест-микробов использовали микроорганизмы, относящиеся к различным таксономическим группам (табл. 1).

Таблица 1

Микроорганизмы, используемые в работе

Микроорганизмы

Место получения

Escherichia coli 113-13

Коллекция кафедры микробиологии и физиологии растений СГУ им. Н.Г. Чернышевского

E. coli АТСС 25922

Музей кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии СГМУ им. В.И. Разумовского

Staphylococcus aureus 209-P

Музей кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии СГМУ им. В.И. Разумовского

Pseudomonas aeruginosa АТСС 27853

Музей кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии СГМУ им. В.И. Разумовского

Klebsiella pneumoniae K2

Музей кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии СГМУ им. В.И. Разумовского

Xanthomonas campestris 610

Коллекция ризосферных бактерий ИБФРМ РАН

Xanthomonas campestris 611

Коллекция ризосферных бактерий ИБФРМ РАН

Pseudomonas aeruginosa АТ-31

Коллекция ризосферных бактерий ИБФРМ РАН

Bacillus subtilis 262

Коллекция ризосферных бактерий ИБФРМ РАН

Candida albicans 223

Музей кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии СГМУ им. В.И. Разумовского

Candida albicans 13108

Музей культур Саратовский НИВИ Россельхозакадемии

 

Результаты исследования и их обсуждение

В настоящей работе изучали антимикробные свойства ЭПС Streptococcus thermophilus, Lactococcus lactis В-1662, которые были выделены нами ранее [4]. Экзополисахариды S. thermophilus и L. lactis В-1662 представляли собой порошки светло-коричневого цвета, без запаха, не имеющие в своем составе белок и другие примеси, с молекулярной массой 10 кДа и 20 кДа соответственно [4].

В качестве тест–микробов использовали культуры, относящиеся к различным таксономическим группам: E. coli 113-13 и АТСС 25922, P. aeruginosa ATCC 27853 и АТ-31, S. aureus 209-P, K. pneumoniae K2, B. subtilis 262, X. campestris 610 и 611, C. albicans 223 и 13108.

При изучении антибактериального действия ЭПС S. thermophilus в концентрациях 0,06% и 0,6% было обнаружено угнетение роста таких бактерий, как E. coli 113-13 и АТСС 25922, S. аureus 209-P, K. pneumoniae K2 (рис. 1), P. aeruginosa АТ-31 и АТСС 27853, X. cаmpestris 610 и 611. Однако ЭПС, взятый в концентрации 0,6%, оказывал большее бактерицидное действие. Диаметр стерильных зон составлял 21–40 мм (табл. 2).

Рис. 1. Влияние ЭПС Streptococcus thermophilus (а – 0,06%, б – 0,6%) на рост Klebsiella pneumoniae K2

Таблица 2

Влияние экзополисахарида Streptococcus thermophilus на рост некоторых микроорганизмов

Культуры микроорганизмов

Наличие зон подавления роста, мм

Концентрация ЭПС

0,06%

0,6%

Lactobacillus delbruekii spp.buigaricus

-

-

Lactococcus lactis B-1662

-

-

Streptococcus thermophilus

-

-

Escherichia coli 113-13

12,2+0,5

23,7+0,5

Escherichia coli АТСС 25922

12,0+0,5

21,0+0,5

Staphylococcus aureus 209-P

12,7+0,5

20,5+0,5

Pseudomonas aeruginosa АТСС 27853

13,0+0,5

23,5+0,5

Pseudomonas aeruginosa АТ-31

13,5+0,5

22,7+0,5

Klebsiella pneumoniae K2

24,0+0,5

40,2+0,5

Bacillus subtilis 262

-

-

Xanthomonas campestris 610

14,7+0,5

22,0+0,5

Xanthomonas campestris 611

15,0+0,5

21,5+0,5

Candida albicans 223

-

-

Candida albicans 13108

-

-

* Примечание: отсутствие угнетения роста (-).

Предварительными исследованиями, проводимыми нами ранее с клетками S. thermophilus, из которых был выделен ЭПС [7], было показано, что стрептококки обладали бактерицидными свойствами. Клетки проявляли угнетающее действие в отношении этих же тест-культур, что и ЭПС. Исходя из этого, вполне очевидно предположить, что угнетающее действие на рост бактерий мог оказывать ЭПС S. thermophilus.

Изучение влияния ЭПС L. lactis В-1662 на рост тест-культур показало, что данный биополимер при концентрации 0,6% оказывал антимикробное воздействие на S. aureus 209-P, P. aeruginosa АТ-31 и АТСС 27853, B. subtilis 262, X. cаmpestris 610 и 611 (рис. 2), а при концентрации 0,06% еще и на E. coli 113-13 и АТСС 25922 (табл. 3).

Рис. 2. Влияние ЭПС Lactococcus lactis В-1662 (а – 0,06%, б – 0,6%) на рост Xanthomonas campestris 611

Таблица 3

Влияние экзополисахарида Lactococcus lactis В-1662 на рост некоторых микроорганизмов

Культуры микроорганизмов

Наличие зон подавления роста, мм

Концентрация ЭПС

0,06%

0,6%

Lactobacillus delbruekii spp.buigaricus

-

-

Lactococcus lactis B-1662

-

-

Streptococcus thermophilus

-

-

Escherichia coli 113-13

-

18,5+0,5

Escherichia coli АТСС 25922

-

18,0+0,5

Staphylococcus aureus 209-P

12,0+0,5

21,0+0,5

Pseudomonas aeruginosa АТСС 27853

11,7+0,5

18,5+0,5

Pseudomonas aeruginosa АТ-31

12,0+0,5

18,2+0,5

Klebsiella pneumoniae K2

-

-

Bacillus subtilis 262

11,8+0,5

19,0+0,5

Xanthomonas campestris 610

12,0+0,5

18,0+0,5

Xanthomonas campestris 611

11,7+0,5

18,5+0,5

Candida albicans 223

-

-

Candida albicans 13108

-

-

* Примечание: отсутствие угнетения роста (-).

Так же как и ЭПС S. thermophilus, ЭПС лактококка, взятый в концентрации 0,6%, оказывал большее бактерицидное действие, чем в концентрации 0,06%. Диаметр стерильных зон составлял 12-21 мм (табл. 3). Однако диаметр стерильных зон при влиянии ЭПС лактококка был меньше, чем при влиянии ЭПС стрептококка. Ранее нами было показано [7], что клетки L. lactis В-1662 проявляли бактерицидные свойства в отношении этих же тест-микробов. Вполне возможно предположить, что угнетающее действие на рост бактерий мог оказывать, как и в случае ЭПС S. thermophilus, ЭПС L. lactis В-1662.

Для изучения возможной фунгицидной активности ЭПС S. thermophiles были взяты грибы Candida albicans 223 и 13108. Как показали результаты экспериментов, ЭПС стрептококка не оказывал угнетающего действия на рост этих грибов.

При исследовании влияния ЭПС L. lactis В-1662 на рост C. albicans 223 и 13108 также не было обнаружено угнетения роста этих штаммов.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что ЭПС молочнокислых бактерий Streptococcus thermophilus и Lactococcus lactis В-1662 обладают в разной степени способностью угнетать рост некоторых бактерий, в том числе и условно-патогенных, однако на изучаемых грибах это свойство не обнаруживалось.

Основываясь на полученных результатах, мы предполагаем, что антибактериальное действие молочнокислых бактерий, наряду с другими веществами (молочная кислота, антибиотики и др.), может обуславливаться и такими биополимерами, как полисахариды.


Библиографическая ссылка

Урядова Г.Т., Фокина Н.А., Карпунина Л.В. ИЗУЧЕНИЕ АНТИМИКРОБНЫХ СВОЙСТВ ЭКЗОПОЛИСАХАРИДОВ МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ // Современные проблемы науки и образования. – 2017. – № 2. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=26226 (дата обращения: 24.06.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674