Устойчивость пропионовокислых бактерий к хлориду натрия

УСТОЙЧИВОСТЬ ПРОПИОНОВОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ К ПОВАРЕННОЙ СОЛИ

ВНЕКЛЕТОЧНЫЕ ФАКТОРЫ АДАПТАЦИИ ПРОПИОНОВОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ

Стратегию выживания бактерий в экстремальных ситуациях обеспечивает социальное поведение популяций микроорганизмов…

Адаптация бактерий к неблагоприятным условиям среды является сегодня самым изучаемым разделом биохимии и микробиологии. Под адаптацией понимают суммуфизиологических, биохимических, морфологических и поведенческих реакций организма, направленных на изменение скорости роста, метаболизма и жизнеспособности (выживаемости). В настоящей работе освещены современные представления о механизмах стрессовых ответов пропионовокислых бактерий и влияния внеклеточных факторов прокариот ни их адаптацию к неблагоприятным условиям среды – к повышенной концентрации солей.

Целью исследований является изучение устойчивости пропионовокислых бактерий к поваренной соли (хлориду натрия).

В первой серии опытов изучали влияние хлорида натрия на биохимическую активность. Об активности биохимических процессов судили по нарастанию биомассы и росту клеток пропионовокислых бактерий, подсчитанных в конце процесса ферментации. Результаты исследований представлены в таблице 1 и на рисунке 1.

Таблица 1 − Влияние хлорида натрия на рост пропионовокислых бактерий

Установлено, что наиболее устойчивый к NaCl штамм пропионовокислых бактерий является Propionibacterium freudemrichii subsp. fredenreichii АС-2500, который сохраняет значительное количество живых клеток (10¹⁰-10¹²) КОЕ в 1 см³ при достаточно высоких концентрациях соли в питательной среде.

Так как скорость роста является интегральным показателем состояния микроорганизмов, на следующем этапе определяли влияние хлорида натрия на скорость роста пропионовокислых бактерий. Для этого анализировали кривые роста бактерий в координатах А590 − T, где А590 – ОП культуральной жидкости при 590 нм, T -время культивирования.

Из рисунка 1 видно, что во всех изучаемых штаммах происходит замедление роста по сравнению с контролем. Критическим является концентрация хлорида натрия 8 %, при которой происходит резкое снижение скорости роста по сравнению с другими концентрациями.

Рисунок 1 – Зависимость скорости роста пропионовокислых бактерий от концентрации хлорида натрия

Таким образом, Propionibacterium freudemrichii subsp. fredenreichii АС-2500 является наиболее устойчивым из исследуемых штаммов пропионовокислых бактерий. У данного штамма происходит наименьшее замедление скорости роста и он сохраняет значительное количество клеток в питательной среде при достаточно высоких концентрациях соли. Этот штамм может быть использован в тех отраслях пищевой промышленности, где используются довольно высокие концентрации соли, например в мясной и сыродельной.

Во второй серии опытов были изучены взаимодействия клеток друг с другом. Адаптация факторов внешней среды обеспечивается механизмами, гарантирующими стабильность микробного консорциума. К механизмам относятся межклеточные взаимодействия – связи (когезия) и прочное прикрепление клеток к субстрату (адгезия).

В литературе имеются единичные сведения, освещающие межклеточные контакты микроорганизмов и образование в дальнейшем сложных многоклеточных систем. Что касается пропионовокислых бактерий, то работы, посвященные изучению роли межклеточной коммуникации, в связи со стрессовыми воздействиями нами не обнаружены.

Когезия пропионовокислых бактерий – это защитная реакция микроорганизмов (в частности против излишней солености питательной среды) что было подтверждено экспериментально. Межклеточные взаимодействия пропионовокислых бактерий выращенных на среде с разным содержанием хлорида натрия представлены на рисунках 2−6.

Как видно из рисунков 2−6, при низких концентрациях соли (2 %), когезия бактерий была минимальна (рисунок 3). С увеличением солености до 4% количество агрегированных клеток резко возросло. Клеточные агрегаты представляют собой скопления клеток неправильной формы (рисунок 4).

Наибольшее скопление клеток наблюдалось у пропионовокислых бактерий Propionibacterium freudemrichiisubsp. fredenreichii АС-2500 и Propionibacterium cyclohexanicum Kusano АС-2259 при содержании соли 4 %. Дальнейшее увеличение солености до 6% привело к небольшой дезагрегации клеток, а при солености 8% дезагрегационные процессы клеток у Propionibacterium freudemrichiisubsp. fredenreichii АС-2500 и Propionibacterium cyclohexanicum Kusano АС-2259 усилились. Степень их когезии была примерно как при 2 % солености среды. У пропионовокислых бактерий Propionibacterium cyclohexanicum Kusano АС-2260 при повышении солености от 2 до 8% отмечается увеличение агрегации клеток.

Рисунок 2 – Когезия штаммов пропионовокислых бактерий, выращенных на среде, не содержащей хлорида натрия

Рисунок 3 – Когезия штаммов пропионовокислых бактерий выращенных на среде, содержащей 2% хлорида натрия

Рисунок 4 – Когезия штаммов пропионовокислых бактерий выращенных на среде, содержащей 4% хлорида натрия

Рисунок 5 – Когезия штаммов пропионовокислых бактерий выращенных на среде, содержащей 6% хлорида натрия

Рисунок 6 – Когезия штаммов пропионовокислых бактерий выращенных на среде, содержащей 8% хлорида натрия

Полученные данные позволяют утверждать, что особенности роста пропионовокислых бактерий в экстремальных условиях могут представлять собой специальную стратегию выживания, основанную социальным поведением популяции микроорганизмов. Вероятно, что в условиях межклеточных контактов, агрегация клеток поддерживает их жизнеспособность. Это подтверждается данными, полученные нами при исследовании удельной скорости роста и жизнеспособности клеток пропионовокислых бактерий, в зависимости от солености среды.

Кроме того, посредством внеклеточных факторов адаптации возможно межвидовое взаимодействие микроорганизмов, бифидобактерий и пропионовокислых бактерий.

Таким образом, внеклеточные факторы адаптации играют важную роль не только в адаптации отдельных клеток пропионовокислых бактерий к неблагоприятным условиям, но также обеспечивает химическую коммуникацию в популяции для ее выживания и является средством кооперации в сообществах.

Материалы 3-й Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с Международным участием «Технологии и оборорудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности» Часть 2 - Бийск, 2010 (с.27-31)

К разделу: Пропионовокислые бактерии

См. дополнительно:

• Сыр Эмменталь усиливает стрессоустойчивость пропионибактерий P. freudenreichii

• Кислотоустойчивость пропионовокислых бактерий

Будьте здоровы!