Пчелиные бактерии могут исправить серьезный недостаток растительного молока
Новая методика, основанная на использовании микрокапель, позволяет ученым быстро выявлять бактерии, способные повышать уровень витамина B2 в соевых напитках.
Исследователи из Национального института пищевых продуктов DTU разработали более быстрый способ идентификации бактерий, способных как поддерживать ферментацию, так и повышать уровень витамина B2 в соевых напитках. В этом исследовании они проанализировали микробиом (полное бактериальное сообщество) шмелей, изолируя отдельные микроорганизмы в микроскопических каплях и проверяя их способность производить витамин.
«Наше исследование показывает, что можно напрямую и быстро исследовать целые микробные сообщества, и что перспективные бактерии могут быть идентифицированы в образцах окружающей среды без предварительной изоляции и анализа отдельных бактерий. Это может ускорить и сделать более целенаправленной разработку новых заквасок», — говорит доцент Клаус Хайнер Банг-Бертельсен из Национального института пищевых продуктов DTU.
Результаты исследования были опубликованы в журнале LWT – Food Science and Technology.
Исследователи обнаружили перспективные бактерии в шмелях.
Растительные альтернативы молочным продуктам часто содержат меньше витаминов и минералов, чем коровье молоко, причем витамина B2 (рибофлавина) обычно не хватает.
Чтобы решить эту проблему, команда сосредоточилась на поиске бактерий, которые могли бы расти в соевых напитках, естественным образом производя витамин B2 в процессе ферментации. В качестве источника кандидатов они обратились к кишечным бактериям шмелей.
«Шмели живут рядом с растениями, и в их кишечнике содержится множество микроорганизмов, уже адаптированных к растительной среде. Поэтому нам было интересно проверить, сможем ли мы найти в шмелях бактерии, способные производить витамин B2 в соевых напитках», — говорит научный сотрудник Хан Сяо из Национального института пищевых продуктов DTU.
Бактерии тестировались в микроскопических каплях.
Для проведения скрининга исследователи адаптировали метод, известный как капельный скрининг. Каждая бактерия из кишечника пчелы была заключена в крошечную каплю, которая служила миниатюрной камерой для культивирования, что позволило протестировать миллионы клеток за несколько часов с помощью микрофлюидной системы.
«В отличие от традиционных методов культивирования и скрининга микроорганизмов на основе агаровых пластин, мы инкапсулировали бактерии из кишечника пчелы в микроскопические капли, так что каждая капля содержала только одну бактерию и служила закрытой камерой для культивирования. Таким образом, отдельные бактерии можно было анализировать с ультравысокой скоростью с помощью нашей микрофлюидной платформы для скрининга, что позволило нам протестировать миллионы бактериальных клеток всего за несколько часов», — говорит Ханг Сяо.
Поскольку соевые напитки обычно мутные и мешают измерениям, команда создала прозрачную соевую среду для повышения точности.
«Сделав соевую жидкость прозрачной, мы смогли как проводить скрининг бактерий в среде, имитирующей их будущее применение, так и одновременно получать более стабильные капли и более точные измерения», — говорит Клаус Хайнер Банг-Бертельсен.
Бактерии подвергались воздействию розофлавина, соединения, похожего на рибофлавин, которое стимулирует рост бактерий, активно продуцирующих витамин B2. Затем отбирались наиболее ярко светящиеся капли, указывающие на самую высокую выработку витамина.
«Этот метод микробного скрининга на основе капель позволил сэкономить месяцы работы и значительно сократить использование ресурсов по сравнению с традиционными методами скрининга», — говорит Клаус Хайнер Банг-Бертельсен.
Особый штамм Lactococcus lactis выделялся
Среди идентифицированных микроорганизмов выделялся штамм Lactococcus lactis. При тестировании в реальных продуктах он показал особенно хорошие результаты в соевых напитках.
«Результаты показывают, что бактерия работает не только в лабораторных условиях, но и в реальных продуктах питания, содержащих значительное количество белка», — говорит Хан Сяо.
Штамм продолжал производить витамин B2 даже тогда, когда напитки уже были обогащены высоким содержанием этого витамина, демонстрируя стабильную работу. Он также продемонстрировал способность использовать широкий спектр сахаров, что делает его гибким вариантом для ферментации.
Однако бактерия оказалась менее эффективной в рисовых, овсяных и некоторых миндальных напитках, вероятно, из-за более низкого содержания белка. Исследователи считают, что для оптимального роста и производства витаминов необходим достаточный уровень ферментируемого белка.
«Самое интересное в этом методе то, что он позволяет не только идентифицировать бактерии, продуцирующие витамин B2, в соевых напитках. Его также можно адаптировать для идентификации других интересных веществ, при условии, что их можно обнаружить с помощью флуоресценции. Однако метод работает только в том случае, если среда прозрачна и имеет низкий флуоресцентный фон», — говорит Хан Сяо.
