Engineer of the Laboratory “Biochemical and Spectral Analysis of Food Products”
инженер лаборатории «Биохимический и спектральный анализ пищевых продуктов»
Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor of the Department “Technologies and Equipment for Processing Agricultural Products”, Head of the Laboratory “Biochemical and Spectral Analysis of Food Products”
доцент кафедры «Технологии и оборудование переработки продукции агропромышленного комплекса», заведующий лабораторией «Биохимический и спектральный анализ пищевых продуктов»
Candidate of Biological Sciences, Deputy Dean of the Faculty “Agribusiness”, Senior Researcher of the Research laboratory “Agrobiotechnology Center”
канд. биол. наук, заместитель декана факультета «Агропромышленный», старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории «Центр агробиотехнологии»
Assistant of the Department “Food Production Equipment and Technologies”
ассистент кафедры «Техника и технологии пищевых производств»
3rd Year Student
студент 3 года обучения
Background. Due to the increasing demand for fish products, the stock of wild fish is continuously being depleted. This leads to a high level of aquaculture development in the world. The high content of microorganisms in the water, including pathogenic ones, can negatively affect its quality and safety. Salmonella is a particular danger to aquaculture facilities. Hydrobionts can be carriers of this bacterium, which, when ingested, causes acute intestinal infection. This is especially important when eating raw products such as mussels, mollusks, and fresh fish. Currently, antibiotics are used to combat pathogenic microorganisms, the negative effects of which have been proven all over the world. In this regard, there is an urgent need to find effective solutions aimed at combating the negative impact of pathogenic microorganisms on aquaculture facilities. The use of bacteriocins, which cause the suppression of growth and death of pathogenic microorganisms, is considered promising. The effectiveness of probiotic drugs and bacteriocins can be improved by using beneficial bacterial strains present in the natural habitat of animals. This approach will make it possible to create specialized lines of probiotic drugs of different spectrum of action (antioxidant, antimutagenic, enzymatic, and others) that will promote the development of animal husbandry and minimize the use of antibiotics for the treatment of bacterial diseases. To create an effective feed additive based on bacteriocins in the fight against salmonella, it is necessary to select optimal conditions for the cultivation of new producing strains for maximum bacteriocin yield.
Purpose. Review and identification of potential culture media for growing bacterial strains present in the natural habitat of animals producing targeted bacteriocins.
Materials and methods. In the course of the study, a comparative analytical method was applied. The information base is based on the analysis of data presented in open scientific publications. Literary sources were searched in abstract and information databases, including eLibrary, the Russian State Library, ScienceDirect, ResearchGate, Google Scholar, National MedLine, the Wiley online Library and others. The following key terms were used as search queries: “Salmonella”, “bacteriocin”, “subiectum”, “bacterial iactatio”, “probiotic”, “prebiotic”, “salmonellosis” – both individually and in various combinations. No time limits were set for the search in order to cover the most representative array of publications.
Results. Yeast extract, peptone and glucose are universal additives in nutrient media for the isolation of bacteriocins. These components are found in almost all of the above-mentioned nutrient media, which indicates their likely high efficiency as sources of carbon and nitrogen. The use of molasses, soybean meal, wheat bran, and an enzymatic solution from lignocellulose waste proved to be worthy substrates not only in terms of the productivity of the bacteriocins themselves, but also in terms of the economic efficiency of the substrates. Wheat bran, lignocellulose waste, soybean meal, molasses are secondary raw materials. The use of secondary products and products of plant origin having prebiotic properties (for instance, a grain pile of wheat in the early stages of ripeness) as substrates for the isolation of bacteriocins is effective and is aimed at resource conservation.
Conclusion. The use of new bacterial strains isolated from natural habitats in order to produce bacteriocins in aquaculture will contribute to the development of animal husbandry and minimize the use of antibiotics for the treatment of bacterial diseases.
Обоснование. В связи с увеличением спроса на рыбную продукцию, запас дикой рыбы непрерывно истощается. Это приводит к высокому уровню развития аквакультуры в мире. Высокое содержание микроорганизмов в воде, в том числе патогенных, может негативно сказываться на его качестве и безопасности. Особую опасность для объектов аквакультуры представляет сальмонелла. Гидробионты могут являться носителями данной бактерии, которая, при попадании в организм человека, вызывает острую кишечную инфекцию. Это особенно важно при потреблении в пищу сырой продукции – мидии, молюски, сырья рыба. В настоящее время для борьбы с патогенными микроорганизмами используют антибиотики, негативное влияние который доказано во всем мире. В связи с чем, существует острая необходимость в поиске эффективных решений, направленных на борьбу с негативным влиянием патогенных микроорганизмов на объекты аквакультуры. Перспективным считается использование бактериоцинов, вызывающих подавление роста и гибель патогенных микроорганизмов. Эффективность пробиоитческих препаратов и бактериоцинов можно повысить за счет использования полезных штаммов бактерий, присутствующих в естественной среде обитания животных. Такой подход позволит создавать специализированные линейки пробиотических препаратов разного спектра действия (антиоксидантные, антимутагенные, ферментативные и прочие), которые будут способствовать развитию животноводства и минимизировать использование антибиотиков для лечения заболеваний бактериального характера. Для создания эффективной кормовой добавки на основе бактериоцинов в борьбе с сальмонеллой необходимо подобрать оптимальные условия культивирования новых штаммов-продуцентов для максимального выхода бактериоцинов.
Цель. Обзор и выявление потенциальных питательных сред для выращивания штаммов бактерий, присутствующих в естественной среде обитания животных, продуцирующие бактериоцины направленного действия.
Материалы и методы. В ходе исследования был применен сравнительно-аналитический метод. Информационная база сформирована на основе анализа данных, представленных в открытых научных публикациях. Поиск литературных источников проводился в реферативных и информационных базах данных, включая eLibrary, Российскую государственную библиотеку, ScienceDirect, ResearchGate, Google Scholar, National MedLine, онлайн-библиотеку Wiley и другие. В качестве поисковых запросов использовались следующие ключевые термины: «Salmonella», «сальмонелла», «бактериоцин», «bacteriocin», «субстрат», «subiectum», «штамм бактерии», «bacterial iactatio», «пробиотик», «probiotic», «пребиотик», «prebiotic», «сальмонеллез», «salmonellosis» – как в отдельности, так и в различных комбинациях. Временные ограничения при поиске не устанавливались с целью охвата максимально репрезентативного массива публикаций.
Результаты. Универсальными добавками в питательные среды для выделения бактериоцинов являются дрожжевой экстракт, пептон и глюкоза. Эти компоненты встречаются практически во всех вышеперечисленных питательных средах, что указывает на их вероятную высокую эффективность в качестве источников углерода и азота. Применение патоки, соевого жмыха, пшеничных отрубей, ферментативный раствор из лигноцеллюлозных отходов показали себя достойными субстратами с точки зрения не только производительности самих бактериоцинов, но и с точки зрения экономической эффективности субстратов. Пшеничные отруби, лигноцеллюлозные отходы, соевый шрот, патока являются вторичным сырьем. Применение вторичных продуктов и продуктов растительного происхождения, имеющих пребиотические свойства (например, зерновой ворох пшеницы ранних фаз спелости), в качестве субстратов для выделения бактериоцинов является эффективным и направлен на ресурсосбережение.
Заключение. Применение новых штаммов бактерий, выделенных из естественных сред обитания, с целью получения бактериоцинов, в аквакультуре будут способствовать развитию животноводства и минимизировать использование антибиотиков для лечения заболеваний бактериального характера.