Nové kryoprotektivní látky využitelné při konzervaci potenciálně probiotických bakterií rodu Bifidobacterium metodou lyofilizace

Petra Vrabcová

Master's thesis

New cryoprotectives in preservation of potentially probiotic bacteria of Bifidobacterium genus using freeze-drying procedure

Abstract:

Probiotické bakterie rodu Bifidobacterium jsou používány především v mlékárenském a farmaceutickém průmyslu. Pro své pozitivní účinky na zdraví konzumenta jsou v pro(syn)biotických fermentovaných mléčných, sušených a lyofilizovaných produktech přítomné ve formě životaschopných buněk. Lyofilizace představuje jednu z nejrozšířenějších metod dlouhodobé konzervace bifidobakterií. Lyofilizační proces je náročný, avšak velmi žádoucí, a proto je stále nutné zkoumat nové kryo(lyo)protektivní látky, které účinněji ochrání mikrobiální kultury před negativními vlivy kryokonzervace a lyofilizace. Cílem diplomové práce bylo otestovat různé směsi látek obsahující specifické oligosacharidy, které mají prebiotické vlastnosti, z pohledu jejich potenciálního kryo(lyo)protektivního účinku při procesu lyofilizace. Pro účely studie bylo vybráno dvanáct sbírkových kmenů bifidobakterií lidského a animálního původu. Jako potencionální kryo(lyo)protektiva byly použity roztoky na bázi 5x koncentrovaného TPY média s přídavkem FOS, 10% fruktooligosacharidy (FOS) a roztok na bázi prasečího mucinu, u kterých se v časových odstupech (po 30 dnech, 3 a 6 měsících) sledovala hodnota počtu životaschopných buněk kmenů bifidobakterií, která se zároveň porovnávála s hodnotou vitálních buněk v kontrolních vzorcích po procesu lyofilizace. Z našich výsledků po šesti měsících od lyofilizace bylo zjištěno, že potencionální kryo(lyo)protektivní účinnost roztoku 5x koncentrovaného TPY média byla prokázána pouze u B. boum, B. breve, B. longum subsp. infantis a Bombiscardovia coagulans, kde se o čtyři řády snížil počet životaschopných buněk. U roztoku na bázi 10% FOS byla zjištěna potencionální kryo(lyo)protektivní účinnost pouze u B. thermacidophilum subsp. porcinum a Bombiscardovia coagulans, kde byl zjištěn poloviční počet životaschopných buněk. Nejvyšší potenciální kryo(lyo)protektivní účinnost byla zjištěna u roztoku na bázi prasečího mucinu, při jehož použití byl zachován nejvyšší počet životaschopných buněk u lyofilizátů B. animalis subsp. lactis, B. boum, B. longum subsp. infantis, B. longum subsp. longum, B. pseudolongum subsp. globosum a B. thermacidophilum subsp. porcinum.

Abstract:

The probiotic bacteria of the genus Bifidobacterium are especially used in the dairy and pharmaceutical industry. They are present in the form of viable cells in pro(syn)biotic fermented milk, dried and freeze-dried products for its positive effects on the health. Lyophilization represents one of the widely used methods for long-term preservation of bifidobacteria. The lyophilization process is challenging, but very needed, and for this reason it is still necessary to explore new cryo(lyo)protective substances, which protect the microbial cultures more effectively before the negative effects of cryopreservation and lyophilization. The aim of the thesis was to test the various mixtures of substances containing specific oligosaccharides, which have prebiotic properties, from the point of view of their potential cryo(lyo)protective effect of lyophilization process. For the purposes of the study, twelve bifidobacterial strains of human and animal origin were selected. As a potential cryo(lyo)protectives were used solutions on the basis of 5x concentrated TPY medium with addition of FOS, 10% fructooligosaccharides (FOS) and the solution on the basis of porcine gastric mucin. Number of viable cells was determined in lyophilisates enriched by the concrete solutions in the time intervals (30 days, 3 months and 6 months) after lyophilization and compared with the control lyophilized samples (fresh cultures without the additive solutions). The potential cryo(lyo)protective effectiveness of 5x concentrated TPY medium solution has been demonstrated only in B. boum, B. breve, B. longum subsp. infantis a Bombiscardovia coagulans, where decreased the number of viable cells about four orders of magnitude. The potential cryo(lyo)protective effectiveness in 10% FOS solution was found only in B. thermacidophilum subsp. porcinum and Bombiscardovia coagulans, where was found half the number of viable cells. The highest potential cryo(lyo)protective effectiveness was observed for a solution on the basis of porcine gastric mucin. The highest number of viable cells was demonstrated in B. animalis subsp. lactis, B. boum, B. longum subsp. infantis, B. longum subsp. longum, B. pseudolongum subsp. globosum and B. thermacidophilum subsp. porcinum lyophilisates using this potential cryo(lyo)protective solution.

Keywords

Bifidobacterium, yofilizace, kryoprotektiva, oligosacharidy

Keywords

Bifidobacterium, freeze-drying, cryoprotectives, oligosaccharides

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 7. 4. 2016

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Jiří Killer, Ph.D.
• Reader: Jakub Mrázek, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Farm Products Quality and Processing / Farm Products Quality and Processing