Разработка консорциума молочнокислых бактерий, обогащенного Lb. reuteri: изменение метаболомного профиля от монокультур к ассоциации

<jats:p>Проблемой обеспечения качества пищевой продукции в Российской Федерации является ограниченное производство заквасочных и пробиотических микроорганизмов. Существующие методики разработки заквасок зачастую ограничены использованием традиционных штаммов микроорганизмов, что не всегда позволяет достичь необходимых функциональных и технологических характеристик готовой продукции. Разработка многоштаммовых заквасочных ассоциаций является одним из подходов к получению продуктов с прогнозируемыми технологическими и функциональными свойствами. В данной работе был разработан консорциум, включающий молочнокислые бактерии разных видов: Lactococcus lactis subsp. cremoris, Lactococcus lactis subsp. lactis, Streptococcus thermophilus, Limosilactobacillus reuteri. Определены производственно значимые свойства разработанной микробной ассоциации: соотношение культур в консорциуме 4:2:1:4, доза внесения 3 %, время сквашивания 6,5 ч, активная кислотность готового сгустка 4,6 ед. рН, титруемая кислотность готового продукта 75 °Т. С помощью физико-химических методов капиллярного электрофореза и высокоэффективной жидкостной хроматографии проведен сравнительный анализ метаболомных профилей монокультур и разработанного консорциума по содержанию органических кислот и аминокислот, моно- и дисахаридов, витаминов группы В. В результате в консорциуме отмечен синергетический эффект по уровню утилизации лактозы и усилению процессов молочнокислого брожения: массовая доля лактозы снизилась на 24,9 % по сравнению с контролем, тогда как в монокультурах самое сильное снижение отмечено в образце культуры S. thermophilus – на 18,7 % по сравнению с контролем. Аминокислотный профиль ассоциации продемонстрировал накопление цистина с цистеином и пролина, что может оказывать влияние на органолептические свойства продукта и характеризовать антиоксидантный потенциал разработанной закваски. В витаминном составе консорциума наблюдалось перераспределение продуцируемых монокультурами компонентов, что свидетельствует о перекрестном питании между штаммами, входящими в ассоциацию. При этом содержание фолатов по сравнению с контролем (молоко) было выше в 6 раз. Разработанная закваска перспективна для биотехнологического производства специализированных кисломолочных продуктов, в том числе пробиотических.</jats:p> <jats:p>The limited production of starter and probiotic microorganisms poses a challenge to food quality in the Russian Federation. Existing starter culture development methods are often limited to the use of traditional microbial strains, which does not always achieve the required functional and technological characteristics of the finished product. The development of multi-strain starter associations is one approach to obtaining products with predictable technological and functional properties. In this study, a consortium was developed comprising different species of lactic acid bacteria: Lactococcus lactis subsp. cremoris, Lactococcus lactis subsp. lactis, Streptococcus thermophilus, and Limosilactobacillus reuteri. The production-significant properties of the developed microbial association were determined: the ratio of cultures in the consortium was 4:2:1:4, the application rate was 3 %, the fermentation time was 6.5 hours, the active acidity of the finished curd was 4.6 pH units, and the titratable acidity of the finished product was 75 °T. Using the physicochemical methods of capillary electrophoresis and high-performance liquid chromatography, a comparative analysis of the metabolomic profiles of monocultures and the developed consortium was conducted in terms of the content of organic acids and amino acids, mono- and disaccharides, and B vitamins. As a result, a synergistic effect was observed in the consortium in terms of the level of lactose utilization and the enhancement of lactic acid fermentation processes: the mass fraction of lactose decreased by 24.9 % compared to the control, whereas in the monocultures, the strongest decrease was noted in the S. thermophilus culture sample by 18.7 % compared to the control. The amino acid profile of the association demonstrated the accumulation of cystine, cysteine, and proline, which may influence the organoleptic properties of the product and characterize the antioxidant potential of the developed starter culture. A redistribution of components produced by the monocultures was observed in the vitamin composition of the consortium, indicating cross-feeding between the strains within the association. Furthermore, folate content was six times higher than that of the control (milk). The developed starter culture holds promise for the biotechnological production of specialized fermented milk products, including probiotics.</jats:p>