INFLUENCE OF THE ENRICHED KEFIR PRODUCTS ON ENTEROBAKTERIA DEVELOPMENT
Rubrics: FOOD PRODUCTION TECHNOLOGY
Authors:
1.
Don State Agrarian University
2.
Don State Agrarian University
Type:
Article
Pages:
from 54
to 59
Status:
Published
Received:
30.12.2017
Accepted:
30.12.2017
Published:
30.12.2017
Subject area:
UDK 637.146
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
Language:
Russian
Keywords:
Kefir bioproducts, probiotics, prebiotics, “Lactoglobulin”, microbiota, dysbiosis, acute intestinal infections, inhibiting ability, antagonistic effect
Abstract (English):
Nowadays dysbiotic complications are spread all over the world. They are usually accompanied by acute intestinal infections. The main infectious agents of acute intestinal infections of bacterial origin are microorganisms of the family Enterobacteriaceae . Functional fermented milk products are used to prevent such disorders. They help restore good intestinal microflora. The authors developed a production technology of fermented milk bioproducts that contain probiotics (bifidobacteria B.bifidum, B.longum, B.breve ), lactulose as prebiotic and immunoglobulin “Lactoglobulin against Potentially Pathogenic Bacteria and Salmonella”. These products can not only restore “friendly” bacteria (lakto-and bifidobacteria) in intestine, but also suppress the development of potentially pathogenic microflora. The given article reveals how enriched kefir drinks influence bacteria of Enterobacteriaceae family. The authors used the method of comparing the developing mixed populations with the growth of the test strain in a monoculture based on liquid nutrient mediums with further inoculation on the solid nutrient mediums. The authors established the ability of the enriched kefir bioproducts to inhibit the development and multiplication of bacteria of the family Enterobacteriaceae , namely Salmonella typhimurium , Proteus mirabilis No. 878 (035), Escherichia coli 3912/41, Shigella sonnei (S-form) at simultaneous incubation on the solid mediums within 24 hours at 370. The analysis of the research results demonstrates that kefir products enriched with lactulose (which stimulates growth and development of bifido- and lactobacteria, that are present in the kefir drink and have antagonistic effect on enterobacteria) and immunoglobulin “Lactoglobulin” (which has antibodies to the potentially pathogenic bacteria and salmonella) are most capable of suppressing the development of pathogenic and potentially pathogenic enterobacteria, inhibiting their growth and multiplication, in comparison with the reference sample. The obtained results allow to assume that the developed products can be used to prevent and correct the negative changes in intestinal microflora and dysbiotic complications including acute intestinal infections caused by the representatives of the family Enterobacteriaceae .
Nowadays dysbiotic complications are spread all over the world. They are usually accompanied by acute intestinal infections. The main infectious agents of acute intestinal infections of bacterial origin are microorganisms of the family Enterobacteriaceae . Functional fermented milk products are used to prevent such disorders. They help restore good intestinal microflora. The authors developed a production technology of fermented milk bioproducts that contain probiotics (bifidobacteria B.bifidum, B.longum, B.breve ), lactulose as prebiotic and immunoglobulin “Lactoglobulin against Potentially Pathogenic Bacteria and Salmonella”. These products can not only restore “friendly” bacteria (lakto-and bifidobacteria) in intestine, but also suppress the development of potentially pathogenic microflora. The given article reveals how enriched kefir drinks influence bacteria of Enterobacteriaceae family. The authors used the method of comparing the developing mixed populations with the growth of the test strain in a monoculture based on liquid nutrient mediums with further inoculation on the solid nutrient mediums. The authors established the ability of the enriched kefir bioproducts to inhibit the development and multiplication of bacteria of the family Enterobacteriaceae , namely Salmonella typhimurium , Proteus mirabilis No. 878 (035), Escherichia coli 3912/41, Shigella sonnei (S-form) at simultaneous incubation on the solid mediums within 24 hours at 370. The analysis of the research results demonstrates that kefir products enriched with lactulose (which stimulates growth and development of bifido- and lactobacteria, that are present in the kefir drink and have antagonistic effect on enterobacteria) and immunoglobulin “Lactoglobulin” (which has antibodies to the potentially pathogenic bacteria and salmonella) are most capable of suppressing the development of pathogenic and potentially pathogenic enterobacteria, inhibiting their growth and multiplication, in comparison with the reference sample. The obtained results allow to assume that the developed products can be used to prevent and correct the negative changes in intestinal microflora and dysbiotic complications including acute intestinal infections caused by the representatives of the family Enterobacteriaceae .
Keywords:
Kefir bioproducts, probiotics, prebiotics, “Lactoglobulin”, microbiota, dysbiosis, acute intestinal infections, inhibiting ability, antagonistic effect
Kefir bioproducts, probiotics, prebiotics, “Lactoglobulin”, microbiota, dysbiosis, acute intestinal infections, inhibiting ability, antagonistic effect
Введение В сбалансированном функционировании кишечной микробиоты важную роль играет питание. Ограниченное потребление натуральных неочищенных продуктов и переход к рафинирован- ным, которые лишены пищевых волокон, витаминов и минеральных веществ, но богаты углеводами и жирами, привели к развитию алиментарно-зависимых заболеваний. Учитывая параллельное воздействие таких влияющих на состав микробиоты факторов, как окружающая среда, использование антибиотиков, состояние кишечного иммунитета, постоянное поступление в организм вредных и токсичных веществ с воздухом, водой и пищей, можно говорить о развитии дисбиоза (т. е. нарушения экологического равновесия микроорганизмов, характеризующегося изменением количественного соотношения и качественного состава микрофлоры кишечника) и затем многих других заболеваний. При дисбиозе кишечника возможно проявление патогенных свойств микробиоты с последующим развитием воспалительных, аллергических, иммунодефи- цитных и других заболеваний [1]. Параллельно с дисбиотическими осложнениями во всем мире в разных возрастных группах распространены острые кишечные инфекции (ОКИ). В развитых странах у каждого человека в среднем наблюдается как минимум один эпизод острой диареи в течение года [2, 3]. Высокая заболеваемость, повсеместная распространенность определяют актуальность проблемы дисбиозов и ОКИ, кроме того, перенесенная ОКИ является одним из факторов формирования хронической патологии желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), в том числе синдрома раздраженного кишечника, снижения иммунологической резистентности [3]. Особую роль в развитии дисбиозов и ОКИ играет условно-патогенная микрофлора, основные представители которой являются в обычных условиях безобидным компонентом микробиоты здорового человека. Обусловленные условно- патогенными бактериями заболевания довольно часто являются результатом активации собственной эндогенной флоры в результате несостоятельности иммунитета. Все большее число научных данных подтверждает особую роль нормальной микрофлоры кишечника в поддержании здоровья человека, в том числе в защите организма от патогенов [3, 4]. Коррекция нормального состава кишечной флоры должна быть комплексной и направленной в первую очередь на лечение основного заболевания, вызвавшего дисбаланс микрофлоры; необходим комплекс лечебно-охранительных мероприятий по общему оздоровлению организма в целом и на коррекцию его микрофлоры в частности. На состав биоценоза кишечника и состояние иммунологической защиты можно воздействовать с помощью целенаправленного использования лечебных продуктов. С целью восстановления нарушенной структуры микробиоценоза в структуру питания вводят про- и пребиотики или продукты, их содержащие. Это связано с тем, что пребиотики и пробиотики - наиболее изученные элементы в области кишечной микробиоты, оказывающие эффекты, полезные для нее и пищеварения. Это пищевые ингредиенты, которые потенциально могут благоприятно влиять на здоровье, улучшая состояние слизистых оболочек и системного иммунитета за счет модификации микробиоты кишечника [1]. В настоящее время широко используют для профилактики, коррекции и лечения дисбиозов функциональные кисломолочные продукты, обогащенные про- и пребиотическими веществами, способствующими восстановлению бифидо- и лактобактерий в кишечнике [5, 6, 10]. Эти продукты способны влиять на физиологические функции и биохимические показатели организма, они не имеют существенных ограничений, обладают приятным вкусом и предназначены для регулярного употребления [7]. Однако при восстановлении «дружественных» бактерий в кишечнике необходимо подавлять рост условно-патогенной микрофлоры. В этой связи особый интерес представляет совместное использование веществ, способствующих росту полезной микрофлоры в кишечнике, и веществ, подавляющих рост вредной микрофлоры [5, 6]. Авторами разработана технология кисломолочных биопродуктов [6, 8], содержащих в своем составе не только про- и пребиотики (бифидобактерии и лактулозу), а также иммуноглобулин «Лактоглобулин против условно- патогенных бактерий и сальмонелл», который относится к естественным иммуномодуляторам эндогенного происхождения и обладает антителами к условно-патогенным бактериям и сальмонеллам [5, 6, 8]. «Лактоглобулин» представляет собой лиофилизированную фракцию иммуноглобулинов молозивной сыворотки коров, предварительно вакцинированных против комплекса возбудителей микроорганизмов, вызывающих кишечные инфекции и дисбактериозы. Содержащиеся в препарате антитела оказывают выраженное антибактериальное и антитоксическое действие в отношении сальмонелл, протея и т. д. Препарат применяется для лечения детей и взрослых при наличии диареи и дисбактериозов [5]. Кефирные биопродукты вырабатываются с использованием «Лактоглобулина» (ЛГ) путем сквашивания пастеризованного нормализованного молока закваской кефирного грибка и симбиотической закваской бифидобактерий (B.bifidum, B.longum, B.breve) с добавлением или без добавления лактулозы [6, 8]. Основными возбудителями острых кишечных инфекций бактериальной природы являются микроорганизмы семейства Enterobacteriaceae. Так, например, дизентерию вызывают бактерии рода Shigella, для которых в последнее время характерна высокая полирезистентность к основным, наиболее употребляемым антибактериальным средствам. Бактерии рода Escherichia являются возбудителями эшерихиозов, обусловливают дизентериеподобные заболевания, вызывают холероподобные заболевания, обусловливают длительно протекающие диареи. Proteus mirabilis и Escherichia coli относятся к числу возбудителей госпитальных инфекций, определяющих наиболее тяжелые проявления болезни и особо устойчивых к терапии [3]. Основной причиной пищевого отравления (сальмонеллеза) является Salmonella typhimurium, которая достаточно часто обладает антибиотикоустойчивостью. Широкое применение антибактериальных средств при лечении острых кишечных инфекций часто оказывается не только малоэффективным, но и сопровождается нежелательными побочными эффектами и неблагоприятными последствиями для больного [9]. В связи с вышеперечисленным интерес представляет изучение влияния разработанных кисломолочных продуктов, обогащенных про-, пребиотиками и «Лактоглобулином», на развитие микроорганизмов семейства Enterobacteriaceae, в частности Salmonella typhimurium, Proteus mirabilis, Escherichia coli, Shigella sonnei. Объекты и методы исследований Цель исследований - изучение влияния разработанных кефирных биопродуктов на рост и развитие патогенных и условно-патогенных микроорганизмов семейства Enterobacteriaceae, являющихся причиной острых кишечных инфекций и дисбиозов. Объектами исследований явились: контрольный образец; образцы кефирных биопродуктов (выраба- тываются с использованием «Лактоглобулина» путем сквашивания пастеризованного нормали- зованного молока закваской кефирного грибка и симбиотической закваской бифидобактерий (B.bifidum, B.longum, B.breve) с добавлением или без добавления лактулозы): № 1 - кефирный биопродукт; № 2 - кефирный биопродукт с бифидобактериями и «Лактоглобулином», № 3 - кефирный биопродукт с бифидобактериями, «Лактоглобулином» и лактулозой; энтеробактерии семейства Enterobacteriaceae: Salmonella typhimurium (выделена от больного ребенка - клинический изолятор); Proteus mirabilis № 878 (035); Escherichia coli 3912/41; Shigella sonnei (S-форма); питательные среды: среда эндо (для выращивания Escherichia coli и Shigella sonnei); висмут сульфит агар (ВСА - для Salmonella typhimurium); протейная среда (для Proteus mirabilis); бульон Хоттингера рН 7,2-7,4 (МПБ); физиологический раствор (стерильный). Влияние обогащенных кефирных продуктов на рост и развитие патогенных и условно-патогенных энтеробактерий семейства Enterobacteriaceae: Salmonella typhimurium (выделена от больного ребенка - клинический изолят); Proteus mirabilis № 878 (035); Escherichia coli 3912/41; Shigella sonnei (S-форма) изучали методом развивающихся смешанных популяций в сравнении с ростом тест- штамма в монокультуре на жидких питательных средах с последующим высевом на плотные питательные среды. Данная методика включает следующие этапы: На питательную среду (скошенный мясопептонный агар) высевается патогенный микроорганизм (одна петля) и инкубируется при 37 °С в течение 24 часов. После инкубирования отбирается одна петля и пересевается в ростовую жидкость (бульон Хоттингера). Культивируется тест-культура при 37 °С в течение 18 часов. После культивирования отбирается 1 см3 суспензии и добавляется в пробирку к ростовой жидкой питательной среде (9 см3). Также в эту пробирку вносят по 1 см3 исследуемого образца кисломолочного продукта. Хорошо перемешивается. Параллельно готовится контрольный образец: к 9 см3 ростовой жидкой питательной среды добавляем 1 см3 суспензии и 1 см3 стерильного физиологического раствора. Опыт: 9 мл (бульон Хоттингера) + 1 мл микробной взвеси + 1 мл исследуемого образца кисломолочного продукта. Контроль: 9 мл (бульон Хоттингера) + 1 мл микробной взвеси + 1 мл физиологического раствора. Микробная взвесь - 1 млрд взвесь 18-часовых бульонных тест-культур, выращенных при температуре 37 °С в термостате. После внесения всех испытуемых компонентов делают из каждой пробирки разведения. Отбирают по 1 см3 и прибавляют к 9 см3 физиологического раствора. Разведения делают до 8 степени. Посев на плотные питательные среды из каждого разведения делают через 0, 5, 10, 15, 20 и 24 часа после внесения всех компонентов в пробирку. После инкубирования микроорганизма на плотных питательных средах в течение 24 часов при 37 °С проводили прямой подсчет выросших колоний в опытных и контрольных образцах. 9 Количествово микроорганизмов, lg/мл 8.5 8 7.5 7 6.5 6 5.5 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0 часов 5 часов 10 часов 15 часов 20 часов 24 часа Время культивирования, часы контроль кефирный без добавок кефирный+ЛГ кефирный+ЛГ+Л-за Рисунок 1 - Изменение количества микроорганизма Escherichia coli 3912/41 в процессе совместного культивирования с кефирными биопродуктами, где ЛГ - «Лактоглобулин», Л-за - лактулоза Figure 1 - Changes in the number of microorganisms Escherichia coli 3912/41 during co-culturing with kefir bioproducts where “ЛГ” is “lactoglobulin” and “Л-за” is “lactulose” 9 Количество микроорганизмов, lg/мл 8.5 8 7.5 7 6.5 6 5.5 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 часов 5 часов 10 часов 15 часов 20 часов 24 часа Время культивирования, часы контроль кефирный +ЛГ кефирный бионапиток без добавок кефирный+ЛГ+Л-за Рисунок 3 - Изменение количества микроорганизма Shigella sonnei (S-форма) в процессе совместного культивирования с кефирными биопродуктами, где ЛГ- «Лактоглобулин», Л-за - лактулоза Figure 3 - Changes in the number of microorganisms Shigella sonnei (S-form) during co-culturing with kefir bioproducts where “ЛГ” - “lactoglobulin”, “Л-за” - “lactulose” 9 Количество микроорганизмов, lg/мл 8.5 8 7.5 7 6.5 6 5.5 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 часов 5 часов 10 часов 15 часов 20 часов 24 часа 9 Количество микроорганизмов, lg/мл 8.5 8 7.5 7 6.5 6 5.5 5 4.5 4 3.5 3 2.5 0 часов 5 часов 10 часов 15 часов 20 часов 24 часа Время культивирования, часы контроль кефирный +ЛГ кефирный бионапиток без добавок кефирный+ЛГ+Л-за Время культивирования, часы контроль кефирный +ЛГ кефирный без добавок кефирный+ЛГ+Л-за Рисунок 2 - Изменение количества микроорганизма Salmonella typhimurium в процессе совместного культивирования с кефирными биопродуктами, где ЛГ - «Лактоглобулин», Л-за - лактулоза Figure 2 - Changes in the number of microorganisms Salmonella typhimurium during co-culturing with kefir bioproducts where “ЛГ” - “lactoglobulin”, “Л-за” - “lactulose” Рисунок 4 - Изменение количества микроорганизма Proteus mirabilis № 878 (035) в процессе совместного культивирования с кефирными биопродуктами, где ЛГ - «Лактоглобулин», Л-за - лактулоза Figure 4 - Changes in the number of microorganisms Proteus mirabilis # 878 (035) during co-culturing with kefir bioproducts where “ЛГ” - “lactoglobulin”, “Л-за” - “lactulose” Совместное культивирование микроорганизма с образцами кисломолочных продуктов длилось 24 часа. В качестве тест-культур использовали 18-часовые штаммы микроорганизмов. Результаты были получены путем прямого подсчета количества колоний на средах. Результаты и их обсуждение На рис. 1-4 приведены результаты эксперимента по изучению влияния обогащенных кефирных биопродуктов на рост и развитие патогенных и условно-патогенных энтеробактерий семейства Enterobacteriaceae. Результаты проведенных исследований подтверждают способность разработанных кефирных биопродуктов ингибировать рост и развитие патогенных и условно-патогенных микроорганизмов. Анализ результатов исследования влияния кефирных биопродуктов без добавок (на рисунках) свидетельствует, что данные продукты оказывают подавляющее действие на развитие патогенных и условно-патогенных энтеробактерий, замедляя их размножение по сравнению с контрольным образцом. Однако следует отметить, что подавляющая способность по отношению ко всем взятым в опыт патогенным и условно-патогенным бактериям семейства Enterobacteriaceae значительно сильнее выражена у тех кефирных биопродуктов, которые содержат в своем составе «Лактоглобулин» и «Лактоглобулин» совместно с лактулозой. Исследуемые образцы обогащенных кефирных биопродуктов проявили выраженную способность ингибировать рост представителей семейства Enterobacteriaceae. Таким образом, кефирные биопродукты, содержащие в своем составе только «Лактоглобулин», обладают средней ингибирующей способностью по отношению к Salmonella typhimurium, Proteus mirabilis № 878 (035), Escherichia coli 3912/41, Shigella sonnei (S-форма) и подавляют рост и размножение этих микроорганизмов при совместном инкубировании в течение 24 часов. Однако максимальный эффект подавления роста и развития всех взятых в опыт бактерий семейства Enterobacteriaceae оказывали кефирные биопродукты, обогащенные не только «Лактоглобулином», но и лактулозой. Это связано, во-первых, с тем, что лактулоза как естественный пребиотик стимулирует рост и развитие бифидо- и лактобактерий, содержащихся в кефирном продукте. А бифидо- и лактобактерии, в свою очередь, оказывают антагонистический эффект по отношению к энтеробактериям. Во-вторых, иммуноглобулин «Лактоглобулин против условно- патогенных бактерий и сальмонелл» является естественным иммуномодулятором эндогенного происхождения и обладает антителами к условно- патогенным бактериям и сальмонеллам. Получается своего рода «синергетический эффект». Выводы Таким образом, комбинация пробиотиков, пребиотиков (лактулозы) и иммуноглобулина «Лактоглобулин» приводит к усилению способности кефирных продуктов подавлять рост и развитие патогенной микрофлоры (Salmonella typhimurium, Proteus mirabilis, Escherichia coli, Shigella sonnei). Результаты проведенных исследований свидетельствуют о возможности применения разработанных обогащенных кефирных биопродуктов с целью профилактики и коррекции нарушений кишечной микрофлоры и дисбиотических нарушений, в том числе и острых кишечных инфекций, вызываемых представителями семейства Enterobacteriaceae, а именно Salmonella typhimurium, Proteus mirabilis, Escherichia coli, Shigella sonnei.
1. Pogozheva, A. G. Rol' probiotikov v pitanii zdorovogo i bol'nogo cheloveka / A. V. Pogozheva, S. A. Sheveleva, Yu. M. Markova // Lechaschiy vrach. - 2017. - № 5. - S. 67.
2. Hodges, K. Infectious diarrhea: Cellular and molecular mechanisms / K. Hodges, R. Gill // Gut Microbes. - 2010. - Vol. 1 (1). - P. 4-21.
3. Ostrye kishechnye infekcii u detey i vozmozhnosti terapii s primeneniem metabiotikov / E. I. Krasnova [i dr.] // Lechaschiy vrach. - 2017. - № 2. - S. 73.
4. Impacts of gut bacteria on human health and diseases / Y. J. Zhang [et al.] // International Journal of Molecular Sciences. - 2015. - Vol. 16 (4). - P. 7493-7519.
5. Soboleva, S. V. Laktoglobuliny napravlennogo deystviya (mikrobiologicheskie aspekty razrabotki i klinicheskogo primeneniya preparatov) : avtoref. diss. … d-ra med. nauk : 03.00.07 / Soboleva Svetlana Vasil'evna. - Rostov-na-Donu, 1991. - 38 s.
6. Kontareva, V. Yu. Razrabotka tehnologii kislomolochnyh napitkov s bifidogennymi svoystvami i immunostimuliruyuschim deystviem : diss. … kand. tehn. nauk : 05.18.04 / Kontareva Valentina Yur'evna. - P. Persianovskiy, 2011. - 170 s.
7. Nikolaeva, S. V. Klinicheskie effekty ispol'zovaniya probioticheskih produktov pitaniya / S. V. Nikolaeva // Lechaschiy vrach. - 2012. - № 2. - S. 90-94.
8. Kontareva, V. Yu. Tehnologiya i kachestvennye pokazateli obogaschennyh kislomolochnyh bioproduktov / V. Yu. Kontareva, V. V. Kryuchkova, N. N. Yacenko // Tehnika i tehnologiya pischevyh proizvodstv. - 2012. - № 1. - S. 43-47.
9. Lechenie bol'nyh ostrymi kishechnymi infekciyami / V. V. Nikiforov [i dr.] // Lechaschiy vrach. - 2008. - № 6. - S. 96-98.
10. Scherbakov, P. L. Narusheniya mikrobiocenoza kishechnika u detey i ego korrekciya / P. L. Scherbakov // Lechaschiy vrach. - 2015. - № 9. - S. 26.
