Influence of culture temperature on the growth dynamics of Lactobacillus sakei in nutrient media with various protein substrates | Влияние температуры культивирования на динамику роста Lactobacillus sakei в питательных средах с различным белковым субстратом

English. The use of natural antimicrobial agents will make it possible to safely and effectively protect food products from the microbiological spoilage development. The antimicrobial properties of sakacin, a bacteriocin synthesized by Lactobacillus sakei bacteria, have not been sufficiently studied. The growth dynamics of this microorganism was studied depending on the temperature of cultivation and the protein substrate included in the MRS nutrient medium in the amount of 20 g/kg. A lyophilized culture of L. sakei DSM-20498 was used as an object of the study. Two protein substrates were compared: dry enzymatic meat peptone and dry chicken protein extract. The influence of the temperature factor on the growth dynamics and accumulation of L. sakei DSM-20498 biomass during deep cultivation on nutrient media with different protein substrates has been found. Cultivation was carried out in a laboratory bioreactor with control of key physicochemical parameters (pH, temperature, stirring rate). It has been found that the culture of L. sakei DSM-20498 demonstrates high sensitivity to changes in cultivation parameters, including temperature conditions and the protein substrate formulation. The highest specific growth rate of L. sakei DSM-20498 was achieved at a temperature of (32 ± 1)°C. The maximum value of this indicator (0.63 1/h) and the largest increase in crop biomass (9.0 log CFU/cm³) were observed on nutrient media with a meat peptone, comprising predominantly low molecular weight protein substances with a molecular weight of 5 kDa on average. Thus, the temperature (32 ± 1)°C and the use of peptone as a protein source in nutrient media are optimal for the cultivation of L. sakei DSM-20498 in order to maximize biomass accumulation.

Russian. Использование натуральных антимикробных агентов позволит безопасно и эффективно защитить пищевые продукты от микробиологической порчи. Недостаточно изучены антимикробные свойства сакацина – бактериоцина, синтезируемого бактериями Lactobacillus sakei. Изучали динамику роста этого микроорганизма в зависимости от температуры культивирования и белкового субстрата, входящего в состав питательной среды MRS в количестве 20 г/кг. В качестве объекта исследования использовали лиофилизированную культуру L. sakei DSM-20498. Сравнивали два белковых субстрата: сухой ферментативный мясной пептон и сухой экстракт куриного белка. Установлено влияние температурного фактора на динамику роста и накопление биомассы L. sakei DSM-20498 при глубинном культивировании на питательных средах с разными белковыми субстратами. Культивирование осуществляли в лабораторном биореакторе с контролем ключевых физико-химических параметров (pH, температура, скорость перемешивания). Установлено, что культура L. sakei DSM-20498 демонстрирует высокую чувствительность к изменениям параметров культивирования, в том числе температурному режиму и составу белкового субстрата. Наибольшая удельная скорость роста L. sakei DSM-20498 достигалась при температуре (32 ± 1) °C. Максимальное значение этого показателя (0,63 1/ч) и наибольший прирост биомассы культуры (9,0 lоg КОЕ/см³) наблюдали на питательных средах с мясным пептоном, в состав которого входят преимущественно низкомолекулярные белковые вещества, с молекулярной массой в среднем 5 кДа. Таким образом, температура (32 ± 1) °C и использование пептона в качестве источника белка в питательных средах оптимальны для культивирования L. sakei DSM-20498 с целью максимального накопления биомассы.