Creation of propionic acid bacteria association for production of vitamin B12-enriched products | Создание ассоциации пропионовокислых бактерий для производства продукции, обогащенной витамином В12

English. An association of biocompatible propionibacteria (PB) strains in terms of biological and biosynthetic properties was composed to achieve increased synthesis of corrinoids (CI) for creating foods enriched in vitamin B12. The research objects were Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii As-103/12, a strain with probiotic properties from the collection of All-Russian Research Institute of Food Biotechnology, and Propionibacterium shermanii K-16, a strain actively producing vitamin B12 from the Moscow State University collection. Some PB strains are capable of natural formation and intracellular accumulation of CI in amounts exceeding the usual levels of their content in cells, while preserving a possibility of directed restructuring of PB metabolism by selection methods to obtain clones with a stably high level of vitamin B12 synthesis. The studied PB strains grow at neutral pH value (7.0–7.2), but undergo an acid stress when passing through the gastrointestinal tract. To adapt strains to conditions of lower pH values, variants resistant to 2.5% acid content in nutrient medium were obtained by stepwise selection on media with different content of organic acids. The total content of CI was determined by the spectrophotometric method. The optimal concentration of cobalt ions of 1.2 mg/dm³ was selected to increase the synthesis of CI by Propionibacterium shermanii K-16c strain. With reference to the biological compatibility of strains using the method of direct co-cultivation on the surface of a solid medium (drop method), there was created a two-strain association consisting of Propionibacterium shermanii K-16c characterized by increased synthesis of CI – up to 4.5 µg/cm³ in daily culture, and Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii As-103/12c, with high biomass formation – up to 7.5·109 CFU/cm³ at 24 h of growth. The obtained association of PB for 24 h of growth allows reaching a titer of 5.5·106 CFU/cm³ and can be used in combination with lactic acid bacteria strains to produce fermented beverages.

Russian. Составляли ассоциацию пропионовокислых бактерий (ПБ) на основе биосовместимых штаммов по биологическим и биосинтетическим свойствам с достижением повышенного синтеза корриноидов (КИ) для создания пищевой продукции, обогащенной витамином В12. Объекты: штаммы Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii Ас-103/12 (штамм с пробиотическими свойствами из коллекции ВНИИПБТ) и Propionibacterium shermanii К-16 (штамм – активный продуцент витамина В12 из коллекции МГУ). Некоторые штаммы ПБ способны к естественному образованию и внутриклеточной аккумуляции КИ в количествах, превышающих обычные уровни их содержания в клетках, при этом сохраняется возможность направленной перестройки метаболизма ПБ методами селекции для получения клонов со стабильно высоким уровнем синтеза витамина В12. Исследуемые штаммы ПБ растут при нейтральном значении рН (7,0–7,2), но при прохождении желудочно-кишечного тракта подвергаются кислотному стрессу. Для адаптации штаммов к условиям пониженных значений рН получены варианты, устойчивые к содержанию кислоты в питательной среде 2,5% методом ступенчатой селекции на средах с различным содержанием органических кислот. Определение суммарного содержания КИ проводили спектрофотометрическим методом. Подобрана оптимальная концентрация ионов кобальта 1,2 мг/дм³ для повышения синтеза КИ штаммом Propionibacterium shermanii К-16с. С учетом биологической совместимости штаммов с применением метода прямого совместного культивирования на поверхности плотной питательной среды (капельная методика) создана двухштаммовая ассоциация, состоящая из Propionibacterium shermanii К-16с, характеризующегося повышенным синтезом КИ (витамина В12) – до 4,5 мкг/см³ в суточной культуре, и Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii Ас-103/12с, с высоким образованием биомассы – на 24 ч роста до 7,5·109 КОЕ/см³. Полученная ассоциация ПБ на 24 ч роста позволяет достигнуть титра 5,5·106 КОЕ/см³ и может быть использована в комбинации со штаммами молочнокислых бактерий для производства ферментированных напитков.