Влияние окислительно-восстановительных процессов на антиоксидантную активность биомассы симбиотической закваски

Биологическая система антиоксидантной защиты микроорганизмов является субъектом определенного уровня физиологического окислительного процесса. Для предотвращения окисления в клетках накапливается регулятор внутриклеточного метаболизма — трипептид глутатион, имеющий большое значение для осуществления антиоксидантного ответа и поддержания внутриклеточного редокс-потенциала. Его роль в ряде  метаболических адаптационных процессов симбиозов микроорганизмов дрожжей и молочнокислых бактерий остается не до конца выясненной и представляет научный и практический интерес. Компонентом полипептидной цепи  и веществ, формирующих первичную структуру глутатиона, является глицин. Цель данного исследования — определение влияния окислительно-восстановительных процессов на антиоксидантную активность через регулирование уровня глутатионсоставляющего компонента глицина в питательной среде  для получения биомассы микроорганизмов многокомпонентной закваски. В результате  проведенных исследований определена прямая зависимость между  антиоксидантной активностью, рассчитанной кулонометрическим методом, и концентрацией вводимого в питательную среду  глицина. Установлено, что  введение глицина 0,2–0,8%  приводит к понижению окислительно-восстановительного потенциала. Результаты, отраженные в данной публикации, показали, что  процесс развития аэробных микроорганизмов в присутствии редуцирующих веществ идет  достаточно активно. Количество дрожжей увеличивается от 1,6· 10⁴  до 3,6· 10⁵  КОЕ/г в процессе 24-часового культивирования. Увеличение от 0,5 до 0,8% глицина усиливает образование как анаэробных, так и аэробных микроорганизмов. Установлено, что увеличение концентрации глицина от 0,8% до 1,5% смещает процесс в сторону окислительного метаболизма, количество восстановленного глутатиона в культуральной жидкости возрастает практически в два раза,  при  этом  содержание окисленного глутатиона в опытной пробе  находится в интервале от 0 до 5%. Это позволяет рассматривать глутатион как потенциальный регулятор окислительно-восстановительных процессов и антиоксидантной активности биомассы молочнокислых бактерий и дрожжей.

1. Ritchie, G., Strodl, E., Parham, S., Bambling, M., Cramb, S., Vitetta, L. (2023). An exploratory study of the gut microbiota in major depression with anxious distress. Journal of Affective Disorders, 320, 595–604. https://doi.org/10.1016/j.jad.2022.10.001

2. Агаркова, Е. Ю., Кручинин, А. Г. (2018). Ферментативная конверсия как способ получения биологически активных пептидов. Вестник МГТУ. Труды Мурманского государственного технического университета, 21(3), 412–419. https://doi.org/10.21443/1560–9278–2018–21–3–412–419

3. Работнова, И. Л. (1957). Роль физико-химических условий (rH2 и рН) в жизнедеятельности микроорганизмов. Москва: Издательство АН СССР. 1957.

4. Kivanç, M., Funda, E. G. (2017). A functional food: a traditional Tarhana fermentation. Food Science and Technology, 37(2), 269–274. https://doi.org/10.1590/1678–457X.08815

5. Богданов В.М.(1957).Микробиология молока и молочных продуктов. Москва: Пищепромиздат, 1957.

6. Бегунова, Ф. В. Рожкова, И. В., Ширшова, Т. И., Глазунова, О. А., Федорова, Т. В. (2019). Биосинтез антимикробных бактериоциноподобных соединений штаммов Lactobacillus reuteri LR1: оптимизация условий культивирования. Биотехнология, 35(5), 58–69. https://doi.org/10.21519/0234–2758–2019–35–5–58–69

7. Kalinina, E. V., Chernov, N. N., Novochkova, N. D. (2014). Role of glutathione, glutathione transferase, and glutaredoxin in regulation of redox-dependent processes. Biochemistry (Moscow), 79(13), 1562–1583. https://doi.org/10.1134/S0006297914130082

8. Lu, S. C. (2013). Glutathione synthesis. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — General Subjects, 1830(5), 3143–3153. https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2012.09.008

9. Fitzpatrick, A. M., Jones, D. P., Lou Ann S. Brown, L. A. S. (2012). Glutathione redox control of asthma: From molecular mechanisms to therapeutic opportunities. Antioxidants & Redox Signaling, 17(2), 375–408. https://doi.org/10.1074/jbc.M61093420010.1089/ars.2011.4198

10. Qanungo, S, Starke, D. W., Pai, H. V., Mieyal, J. J., Nieminen, A.-L. (2007). Glutathione Supplementation Potentiates Hypoxic Apoptosis by S-Glutathionylation of p65-NFκB. Journal of Biological Chemistry, 282(25), 18427–18436. https://doi.org/10.1074/jbc.M610934200

11. Смирнова, Г. В., Музыка, Н. Г., Глуховченко, М. Н., Октябрьский, О. Н. (1997). Отклик Escherichia coli на действие проникающего и непроникающего оксидантов. Биохимия, 62(5), 563–569.

12. Boguszewska-Mańkowska, D., Nykiel, M., Zagdańska, B. (2015). Protein oxidation and redox regulation of proteolysis. Chapter in a book: Basic principles and clinical significance of oxidative stress. https://doi.org/10.5772/61182

13. Costa, V., Quintanilha, A., Moradas-Ferreira, P. (2007). Protein oxidation, repair mechanisms and proteolysis in Saccharomyces cerevisiae. IUBMB Life, 59(4), 293–298. https://doi.org/10.1080/15216540701225958

14. Семенихина, В. Ф., Рожкова, И. В., Бегунова, А. В., Федорова, Т. В., Ширшова, Т. И. (2018). Разработка биотехнологии кисломолочного продукта с Lactobacillus reuteri LR1 и исследование его функциональных свойств в эксперименте in vitro и in vivo. Вопросы питания, 87(5), 52–62. https://doi.org/10.24411/0042–8833–2018–10053

15. Нарциссов, Я. Р., Максимов, М. Л., Максимова, Л. Н. (2016). Метаболитная терапия, как составная часть комплексного лечения хронических заболеваний. РМЖ, 24(14), 894–900.

16. Илларионова Е. Е., Кручинин, А. Г., Туровская, С. Н., Бигеева А. В. (2021). Ассоциация полиморфизмов в биокластере генов казеина и сывороточных белков с технологическими свойствами молочного сырья. Молочная промышленность, 3, 60–62. https://doi.org/10.31515/1019–8946–2021–03–60–62

17. Рябцева, С. А., Брацихина, М. А., Ганина, В. И. (2010). Сохранение жизнеспособности заквасочной микрофлоры. Молочная промышленность, 1, 22–23.

18. Лапин, А. А., Горбунова, Е. В., Зеленков, В. Н., Герасимов, М. К. (2009). Определение антиоксидантной активности вин кулонометрическим методом. Научно-методическое пособие. Москва, РАЕН, 2009.

19. Дерюгина, А. В., Корягин, А. С., Копылова, С. В., Таламанова, М. Н. (2010). Методы изучения стрессовых и адаптационных реакций организма по показателям системы крови. Нижний Новгород, Издательство Нижегородского госуниверситета, 2010.

20. Selvam, M. K. P., Henkel, R., Sharma, R., Agarwal, A. (2018). Calibration of redox potential in sperm wash media and evaluation of oxidation–reduction potential values in various assisted reproductive technology culture media using MiOXSYS system. Andrology 6(2), 293–300. https://doi.org/10.1111/andr.12461

21. Reichart, O., Szakmár, K., Jozwiak, A., Felföldi, J., Baranyai, L. (2007). Redox potential measurement as a rapid method for microbiological testing and its validation for coliform determination, International Journal of Food Microbiology, 114(2), 143–148. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2006.08.016

22. Kim, J., Bajpai, R., Iannotti, E. L. (1988). Redox potential in acetone-butanol fermentations. Applied Biochemistry and Biotechnology, 18, 175–186. https://doi.org/10.1007/BF02930824

23. Berovic, M. (2000). Scale-up of citric acid fermentation by redox potential control. Biotechnology and Bioingeneering, 64(5), 552–557. https://doi.org/10.1002/(SICI)1097–0290(19990905)64

24. Shi, C., Kang, F., Zhu, Y., Teng, M., Shi, J., Qi, H., Huang, Z. et al. (2023). Photoreforming lignocellulosic biomass for hydrogen production: Optimized design of photocatalyst and photocatalytic system, Chemical Engineering Journal, 425(1), Article 138980. https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.138980

25. Capeloa, T., Van de Velde, J. A., d’Hose, D., Lipari, S. G., Derouane, F., Hamelin, L. et al. (2022). Inhibition of mitochondrial redox signaling with mitoq prevents metastasis of human pancreatic cancer in mice. Cancers, 14(19), Article 4918. https://doi.org/10.3390/cancers14194918