Оценка протеолитической активности новых штаммов лактобацилл с криорезистентными свойствами

Поиск новых функционально-активных штаммов молочнокислых бактерий и разработка отечественных конкурентоспособных заквасок на их основе − важные направления современной пищевой биотехнологии. Протеолитическая активность является одним из критериев отбора штаммов молочнокислых бактерий в отношении использования их в пищевом производстве и во многом определяет качественные характеристики готовой продукции. Цель работы – оценка протеолитической активности пятнадцати новых криорезистентных штаммов молочнокислых бактерий рода Lactobacillus, обладающих рядом функционально-технологических свойств. Результаты исследования показали, что все штаммы демонстрируют более высокую протеолитическую активность в щелочной среде и в среде, близкой к нейтральной (рН = 6,5), в слабокислой среде протеолитическая активность лактобацилл имеет минимальные значения, за исключением штаммов L. fermentum 12 и L. plantarum 21. Максимальную протеолитическую активность проявляют штаммы L. casei 32, L. casei 36, L. fermentum 10, L. acidophilum 9 (48,9–52,3 мкг тирозина/мл·мин), минимальную – L. fermentum 12, L. fermentum 24 и L. plantarum 1 (27,7–28,9 мкг тирозина/мл·мин). Установлено, что исследуемый параметр зависит от условий протеолиза (субстрата, рН среды) и является индивидуальной характеристикой штамма, не зависящей от видовой принадлежности лактобацилл. На основании проведенных исследований криорезистентные штаммы L. casei 32, L. casei 36 и L. fermentum 10, проявляющие высокую протеолитическую активность и эффективно воздействующие на различные белковые субстраты (казеин, альбумин и гемоглобин) в широком интервале значений рН среды, можно рекомендовать для включения в состав заквасок для производства ферментированных продуктов питания.

1. Rajoka M. S. R., Shi J. L., Zhu J., Shao D., Huang Q., Jang H., et al. Capacity of lactic acid bacteria in immunity enhancement and cancer prevention // Аpplied Microbiology and Biotechnology. 2017. Vol. 101, no. 1. Р. 35–45. https://doi.org/ 10.1007/s00253-016-8005-7.

2. Yousefi B., Eslami M., Ghasemian A., Kokhaei P., Farrohi S. A., Darabi N. Probiotics importance and their immunomodulatory properties // Journal of Cellular Physiology. 2019. Vol. 234, no. 6. Р. 8008–8018. https://doi.org/10.1002/jcp.27559.

3. Kerry R. G., Patra J. K., Gouda S., Park Y., Shin H.-S., Das G. Benefaction of probiotics for human health: A review // Journal of Food and Drug Analysis. 2018. Vol. 26, no. 3. Р. 927–939. https:// doi.org/10.1016/j.jfda.2018.01.002.

4. Головин М. А., Ганина В. И., Машенцева Н. Г. Холестеринредуцирующие пробиотические бактерии в молочной продукции // Молочная промышленность. 2014. N 5. С. 46–47.

5. Liu C.-F., Tseng K.-C., Chiang S.-S., Lee B.-H., Hsu W.-H., Pan T.-M. Immunomodulatory and antioxidant potential of Lactobacillus exopolysaccharides // Journal of the Science of Food and Agricul-ture. 2011. Vol. 91, no. 12. P. 2284–2291. https:// doi.org/10.1002/jsfa.4456.

6. Ускова М. А., Кравченко Л. В. Антиоксидантные эффекты молочнокислых бактерий – пробиотиков и йогуртных заквасок // Вопросы питания. 2009. Т. 78. N 2. С. 18–24.

7. Вековцев А. А., Серба Е. М., Бямбаа Б., Позняковский В. М. Микробиом и биохакинг: парадигма управления здоровьем // Индустрия питания. 2021. Т. 6. N 2. С. 16–22. https://doi.org/ 10.29141/2500-1922-2021-6-2-2.

8. Raveschot C., Cudennec B., Coutte F., Flahaut C., Fremont M., Drider D., et al. Production of bioactive peptides by lactobacillus species: from gene to application // Frontiers in Microbiology. 2018. Vol. 9. Article number 2354. https://doi.org/ 10.3389/fmicb.2018.02354.

9. Shah N. P. Functional cultures and health benefits // International Dairy Journal. 2007. Vol. 17, no. 11. Р. 1262–1277. https//:doi.org/10.1016/j.idairyj.2007.01.014.

10. Rajoka M. S. R., Wu Y. G., Mehwish H. M., Bansal M., Zhao L. Q. Lactobacillus exopolysaccharides: New perspectives on engineering strategies, physiochemical functions, and immunomodulatory effects on host health // Trends in Food Science and Technology. 2020. Vol. 103. Р. 36–48. https://doi. org/10.1016/j.tifs.2020.06.003.

11. Lynch K. M., Zannini E., Coffey A., Arendt E. K. Lactic acid bacteria exopolysaccharides in foods and beverages: lsolation, properties, characterization, and health benefits // Annual Review of Food Science and Technology. 2018. Vol. 9, no. 9. Р. 155–176. https://doi.org/10.1146/annurev-food-0301 17-012537.

12. Maske B. L., de Melo Pereira G. V., S Vale A., de Garvalho Neto D. P., Karp S. G., Viesser J. A., et al. A review on enzyme-producing lactobacilli associated with the human digestive process: From metabolism to application // Enzyme and Microbial Technology. 2021. Vol. 149. Article number 109836. https://doi.org/10.1016/j.enzmictec.2021.109836.

13. Leroy F., Verluyten J., de Vuyst L. Functional meat starter cultures for improved sausage fermentation // International Journal of Food Microbiology. 2006. Vol. 106, no. 3. Р. 270–285. https:// doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2005.06.027.

14. Артюхова С. И., Гаврилова Ю. А. Использование пробиотиков и пребиотиков в биотехнологии производства биопродуктов: монография. Омск: ОмГТУ, 2010. 112 с.

15. Sanlier N., Gokcen B. B., Sezgin A. C. Health benefits of fermented foods // Сritical Reviews in Food Science and Nutrition. 2019. Vol. 59, no. 3. Р. 506–527. https//:doi.org/10.1080/104083 98.2017.1383355.

16. Просеков А. Ю., Остроумов Л. А. Инновационный менеджмент биотехнологий заквасочных культур // Техника и технология пищевых производств. 2016. Т. 43. N 4. С. 64–69.

17. Chen C., Zhao S., Hao G., Yu H., Tian H., Zhao G. Role of lactic acid bacteria on the yogurt flavor: A review // International Journal of Food Properties. 2017. Vol. 20, no. 1. Р. 316–330. https//:doi.org/10.1080/10942912.2017.1295988.

18. Kieliszek M., Pobiega K., Piwowarek K., Kot A. M. Characteristics of the proteolytic enzymes produced by lactic acid bacteria // Molecules. 2021. Vol. 26, no. 7. Р. 1858. https//:doi.org/10.3390/molecules26071858.

19. Lim Y. H., Foo H. L., Loh T. C., Mohamad R., Abdullah N. Comparative studies of versatile extracellular proteolytic activities of lactic acid bacteria and their potential for extracellular amino acid productions as feed supplements // Journal of Animal Science and Biotechnology. 2019. Vol. 10. Article number 15. 13 p. https://doi.org/10.1186/s40104- 019-0323-z.

20. Sun F., Hu Y., Yin X., Kong B., Qin L. Production, purification and biochemical characterization of the microbial protease produced by Lactobacillus fermentum R6 isolated from Harbin dry sausages // Process Biochemistry. 2020. Vol. 89. Р. 37–45. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2019.10.029.

21. Raveschot C., Cudennec B., Coutte F., Flahaut C., Fremont M., Drider D., et al. Production of bioactive peptides by Lactobacillus species: from gene to application // Frontiers in Microbiology. 2018. Vol. 9. Article number 2354. https://doi. org/10.3389/fmicb.2018.02354.

22. Elias R. J., Kellerby S. S., Decker E. A. Antioxidant activity of proteins and peptides // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2008. Vol. 48, no. 5. Р. 430–441. https://doi.org/10.1080/1040 8390701425615.

23. Tagliazucchi D., Martini S., Solieri L. Bioprospecting for bioactive peptide production by lactic acid bacteria isolated from fermented dairy food // Fermentation. 2019. Vol. 5, no. 4. P. 96. https://doi. org/10.3390/fermentation5040096.

24. Agafonova A. N., Bagaeva T. V., Kitaevskaya S. V., Romanova N. K., Reshetnik O. A. Study of the influence of lactic acid bacteria on hydrolytic and oxidation processes in stuffed meat // Helix. 2019. Vol. 9, no. 5. Р. 5318–5322. https://doi. org/10.29042/2019-5318-5322.

25. Китаевская С. В. Исследование резистентности молочнокислых бактерий к низкотемпературной обработке // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. N 23. С. 214–217.

26. Cao C.-C., Feng M.-Q., Sun J., Xu X.-L., Zhou G.-H. Screening of lactic acid bacteria with high protease activity from fermented sausages and antioxidant activity assessment of its fermented sausages // CyTA – Journal of Food. 2019. Vol. 17, no. 1. Р. 347–354. https://doi.org/10.1080/194763 37.2019.1583687.

27. Grujić R., Savanović D. Analysis of myofibrillar and sarcoplasmic proteins in pork meat by capillary gel electrophoresis // Foods and Raw Materials. 2018. Vol. 6, no. 2. P. 421–428. http://doi.org/10.21603/2308-4057-2018-2-421-428.

28. Atanasova J., Moncheva P., Ivanova I. Proteolytic and antimicrobial activity of lactic acid bacteria grown in goat milk // Biotechnology & Biotechnological Equipment. 2014. Vol. 28, no. 6. Р. 1073–1078. http://doi.org/10.1080/13102818.2014.971487.

29. Bah C. S., Bekhit A. E.-D. A., Carne A., McConnell M. A. Production of bioactive peptide hydrolysates from deer, sheep and pig plasma using plant and fungal protease preparations // Food Chemistry. 2015. Vol. 176. P. 54–63. https://doi. org/10.1016/j.foodchem.2014.12.025.

30. Nielsen P. M., Petersen D., Dambmann C. Improved method for determining food protein degree of hydrolysis // Journal of Food Fcience. 2001. Vol. 66, no. 5. Р. 642–646. https://doi.org/10.11 11/j.1365-2621.2001.tb04614.x.

31. Хамагаева И. С., Жеребятьева О. А., Щёкотова А. В. Протеолитическая активность лактобактерий // Молочная промышленность. 2016. N 11. С. 29–31.

32. Серба Е. М., Оверченко М. Б., Агашичева К. Л., Римарева Л. В. Универсальный метод определения протеолитической активности ферментных препаратов для пищевой промышленности // Хранение и переработка сельхозсырья. 2010. N 6. С. 33–35.