МЕТОДОЛОГІЧНІ ПІДХОДИ ДО ПІДБОРУ ОПТИМАЛЬНИХ УМОВ КУЛЬТИВУВАННЯ ШТАМУ LIMOSILACTOBACILLUS FERMENTUM LF-02

Автор(и)

  • А. Д. Хабленко Інститут продовольчих ресурсів Національної академії аграрних наук України, м. Київ, Україна https://orcid.org/0000-0003-4470-4643
  • С. Г. Даниленко Інститут продовольчих ресурсів Національної академії аграрних наук України, м. Київ, Україна https://orcid.org/0000-0003-4470-4643
  • О. М. Дуган Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, Україна https://orcid.org/0000-0002-5646-917X
  • В. Ю. Поліщук Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, Україна https://orcid.org/0000-0002-1284-584X

DOI:

https://doi.org/10.31073/foodresources2025-25-07

Ключові слова:

молочнокислі бактерії, параметри культивування, динаміка росту, Limosilactobacillus fermentum, біотехнологія

Анотація

Предмет. Молочнокислі бактерії, зокрема вид Limosilactobacillus fermentum є важливими мікроорганізмами, що використовуються у харчовій промисловості. Вивчення та оптимізація умов їх культивування з метою отримання максимальної кількості життєздатної біомаси є актуальними завданнями біотехнологічних досліджень. Мета. Визначення оптимальних умов культивування штаму L. fermentum LF-02, з метою отримання найвищої кількості біомаси. Методи. У роботі використано штам L. fermentum LF-02, який культивували з метою підбору оптимальних параметрів на стандартному середовищі МРС. Параметрами умов культивування обрано час: 8, 10 і 12 годин; внесення посівного матеріалу, (об/об)%: 1, 2,5, 5, 7,5 та 10; температуру,°C : 28, 30, 32, 34, 37; початкове рН поживного середовища від 5,0 до 7,5 із кроком зміни 0,5. Приріст штаму визначали методом висіву серійних розведень. З метою визначення динаміки росту та основних фізіолого-біохімічних показників за підібраних оптимальних умов культивування визначали ріст штаму методом висіву серійних розведень, рН – потенціометрично, кількість редукуючих цукрів – фериціанідним методом, вміст вільного амінного азоту – нінгідриновим методом. Результати. Визначено оптимальні умови культивування штаму L. fermentum LF-02, які сприяють накопиченню максимальної кількості біомаси (9,20 ± 0,03 КУО/см3): час інкубації – 10 годин, внесення посівного матеріалу – 5%, температура 34°С, рН поживного середовища – діапазон від 6,0 до 7,0. Проаналізовано зміни кількості клітин, рН, редукуючих цукрів та вільного амінного азоту при культивуванні за оптимальних умов. Розраховано питому швидкість росту штаму 0,410±0,04 год-1, відсоток утилізації редукуючих цукрів – 72,07±5,12% та вільного амінного азоту – 26,71±3,56% Сфера застосування результатів. Отримані результати можуть бути використані з метою подальшої оптимізації поживних середовищ та розробці біотехнології отримання біомаси штаму L. fermentum LF-02.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Smetanková, J., Hladíková, Z., Valach, F., Zimanová, M., Kohajdová, Z., Greif, G., Greifová, M. (2012). Influence of aerobic and anaerobic conditions on the growth and metabolism of selected strains of Lactobacillus plantarum. Acta Chimica Slovaca, 5 (2), 204–210. https://doi.org/10.2478/v10188-012-0031-1.

Khablenko, A., Danylenko, S., Dugan, O., Lakiychuk, O., & Potemska, O. (2025). Plant-based non-alcoholic fermented beverages: Microbiota overview and biotechnological production perspectives. Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences, Article e11295. https://doi.org/10.55251/jmbfs.11295.

Khonkiv, М., Teterina, S., Danylenko, S., Potemska, O. (2020). Use of multicriterial optimization of the growth medium for accumulation of biomass of lactic acid bacteria. Scientific Works of National University of Food Technologies, 26 (4), 47–57. https://doi.org/10.24263/2225-2924-2020-26-4-7.

Brinques, G. B., do Carmo Peralba, M., & Ayub, M. A. Z. (2009). Optimization of probiotic and lactic acid production by Lactobacillus plantarum in submerged bioreactor systems. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology, 37 (2), 205–212. https://doi.org/10.1007/s10295-009-0665-1.

Wayah, S. B., Philip, K. (2018). Characterization, yield optimization, scale up and biopreservative potential of fermencin SA715, a novel bacteriocin from Lactobacillus fermentum GA715 of goat milk origin. Microbial Cell Factories, 17 (1). https://doi.org/10.1186/s12934-018-0972-1.

Danylenko, S. G., Naumenko, O. V., Onishchenko, A. S., Teterina, S. M., Khonkiv, M. O., Skrotskyi, S. O. (2021). Biotechnology of newly created bacterial composition for siloing based on lactic acid bacteria. Mikrobiolohichnyi Zhurnal, 83 (6), 20–31. https://doi.org/10.15407/microbiolj83.06.020.

Khablenko, A., Danylenko, S., Dugan, O., Bodnarchuk, O. (2025). Analysis of the growth of a Limosilactobacillus fermentum strain in a glucose-maltose nutrient medium. Food resources, 13 (24), 74–82. https://doi.org/10.31073/foodresources2025-24-08.

Aristimuño Ficoseco, C., Mansilla, F. I., Vignolo, G. M., Nader-Macías, M. E. F. (2023). Optimization of probiotic lactobacilli production for in-feed supplementation to feedlot cattle. Applied Microbiology, 3(2), 339–357. https://doi.org/10.3390/applmicrobiol3020024.

Wang, J., Zhang, J., Guo, H., Cheng, Q., Abbas, Z., Tong, Y., Yang, T., Zhou, Y., Zhang, H., Wei, X., Si, D., Zhang, R. (2023). Optimization of exopolysaccharide produced by Lactobacillus plantarum R301 and its antioxidant and anti-inflammatory activities. Foods, 12 (13), 2481.https://doi.org/10.3390/foods12132481.

Watthanasakphuban, N., Srila, P., Pinmanee, P., Sompinit, K., Rattanaporn, K., Peterbauer, C. (2023). Development of high cell density Limosilactobacillus reuteri KUB-AC5 for cell factory using oxidative stress reduction approach. Microbial Cell Factories, 22 (1). https://doi.org/10.1186/s12934-023-02076-4.

Xiong, T., Huang, X., Huang, J., Song, S., Feng, C., & Xie, M. (2011). High-density cultivation of Lactobacillus plantarum NCU116 in an ammonium and glucose fed-batch system. African Journal of Biotechnology, 10(38), 7518–7525.

Sun, F., Liu, S., Che, X., Wang, G., Wang, X., Li, Y., Zhang, S., Chen, H. (2024). High-Density fermentation of lactobacillus plantarum P6: Enhancing cell viability via sodium alginate enrichment. Foods, 13(21), 3407. https://doi.org/10.3390/foods13213407.

Popova-Krumova, P., Danova, S., Atanasova, N., Yankov, D. (2024). Lactic acid production by lactiplantibacillus plantarum AC 11s-kinetics and modeling. Microorganisms, 12 (4), 739. https://doi.org/10.3390/microorganisms12040739.

Gökmen, G. G., Sarıyıldız, S., Cholakov, R., Nalbantsoy, A., Baler, B., Aslan, E., Düzel, A., Sargın, S., Göksungur, Y., Kışla, D. (2024). A novel Lactiplantibacillus plantarum strain: Probiotic properties and optimization of the growth conditions by response surface methodology. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 40 (2). https://doi.org/10.1007/s11274-023-03862-3.

Simpson, P. J., Fitzgerald, G. F., Stanton, C., Ross, R. P. (2006). Enumeration and identification of pediococci in powder-based products using selective media and rapid PFGE. Journal of Microbiological Methods, 64 (1), 120–125. https://doi.org/10.1016/j.mimet.2005.04.019.

Mateles, R. I. (1960). Ferricyanide reduction method for reducing sugars. Nature, 187 (4733), 241–242. https://doi.org/10.1038/187241a0/.

Schaan, K., & Hughes, P. (2024). A comparison of free amino nitrogen and yeast assimilable nitrogen measurement methods for use in alcoholic fermentation of whey. Journal of Dairy Science. https://doi.org/10.3168/jds.2023-24324.

Kushkevych, I., Kotrsová, V., Dordević, D., Buňková, L., Vítězová, M., & Amedei, A. (2019). Hydrogen sulfide effects on the survival of lactobacilli with emphasis on the development of inflammatory bowel diseases. Biomolecules, 9(12), 752. https://doi.org/10.3390/biom9120752.

Hu, M., Wang, D., Tang, X., Zhang, Q., Zhao, J., Mao, B., Zhang, H., & Cui, S. (2023). Improving the utilization efficiency of nitrogen source through co-culture of Lactobacillus strains with different nitrogen source metabolisms. LWT, 115701.

Üçok, G., Sert, D. (2020). Growth kinetics and biomass characteristics of Lactobacillus plantarum L14 isolated from sourdough: Effect of fermentation time on dough machinability. LWT, 129, 109516. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2020.109516.

Manzoor, A., Qazi, J. I., Haq, I. U., Mukhtar, H., & Rasool, A. (2017). Significantly enhanced biomass production of a novel bio-therapeutic strain Lactobacillus plantarum (AS-14) by developing low cost media cultivation strategy. Journal of Biological Engineering, 11(1). https://doi.org/10.1186/s13036-017-0059-2.

Wu, C.-H., Hsueh, Y.-H., Kuo, J.-M., & Liu, S.-J. (2018). Characterization of a potential probiotic lactobacillus brevis RK03 and efficient production of γ-aminobutyric acid in batch fermentation. International Journal of Molecular Sciences, 19 (1), 143. https://doi.org/10.3390/ijms19010143.

Zuo, M.-n., Liu, W., Zhang, J.-h., Quan, Q. (2022). Optimization of high density culture of Lactobacillus fermentum BLHN3. Food and Machinery, 38 (12), 181–189. https://doi.org/10.13652/j.spjx.1003.5788.2022.80588.

Xiong, T., Huang, J.-q., Song, S.-h., Guan, Q.-q., & Xie, M. (2011). Lactobacillus plantarum: Optimization of fermentation medium and investigation of high-density culture methods. Food Science, 32(7), 262–268. https://doi.org/10.7506/spkx1002-6630-201107057.

Choi, G.-H., Lee, N.-K., & Paik, H.-D. (2021). Optimization of medium composition for biomass production of lactobacillus plantarum 200655 using response surface methodology. Journal of Microbiology and Biotechnology, 31 (5), 717–725. https://doi.org/10.4014/jmb.2103.03018.

Wang, T., Lu, Y., Yan, H., Li, X., Wang, X., Shan, Y., Yi, Y., Liu, B., Zhou, Y., Lü, X. (2019). Fermentation optimization and kinetic model for high cell density culture of a probiotic microorganism: Lactobacillus rhamnosus LS-8. Bioprocess and Biosystems Engineering, 43(3), 515–528. https://doi.org/10.1007/s00449-019-02246-y.

Vrancken, G., Rimaux, T., De Vuyst, L., Leroy, F. (2008). Kinetic analysis of growth and sugar consumption by Lactobacillus fermentum IMDO 130101 reveals adaptation to the acidic sourdough ecosystem. International Journal of Food Microbiology, 128 (1), 58–66. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2008.08.001

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-12-22

Як цитувати

Хабленко, А. Д., Даниленко, С. Г., Дуган, О. М., & Поліщук, В. Ю. (2025). МЕТОДОЛОГІЧНІ ПІДХОДИ ДО ПІДБОРУ ОПТИМАЛЬНИХ УМОВ КУЛЬТИВУВАННЯ ШТАМУ LIMOSILACTOBACILLUS FERMENTUM LF-02. ПРОДОВОЛЬЧІ РЕСУРСИ, 13(25), 68–74. https://doi.org/10.31073/foodresources2025-25-07

Номер

Том 13 № 25 (2025): Продовольчі ресурси

Розділ

Технічні науки

Ліцензія

Автори залишаються повноправними власниками своїх робіт без будь-яких обмежень. Редакція отримує лише невиключне право на оприлюднення, розповсюдження та індексацію матеріалів.

Журнал суворо дотримується етичних норм і запобігає плагіату для захисту інтелектуальної власності.

Публікації у збірнику здійснюються на умовах міжнародної ліцензії Creative Commons CC BY-NC-ND 4.0.

Згідно з цією ліцензією, користувачі мають право вільно копіювати та розповсюджувати матеріали (у будь-якому форматі чи на будь-яких носіях) для навчання та наукових досліджень. При цьому обов’язковим є дотримання таких вимог:

  • Атрибуція: належне посилання на авторів, першоджерело та саму ліцензію.
  • Некомерційність: заборона використання матеріалів з метою отримання прибутку.
  • Без похідних творів: забороняється поширення змінених або перероблених версій оригінального тексту.

Збірник підтримує право авторів на самоархівування всіх версій статей (препринтів, постпринтів або опублікованих версій) в інституційних чи персональних репозитаріях. Доступ до таких матеріалів може бути відкритий негайно, за умови належної атрибуції статті у збірнику «Продовольчі ресурси» та дотримання умов ліцензії CC BY-NC-ND 4.0.