Біологічні системи: теорія та інновації

Лактобактерії для ферментації рослинної сировини

Алла Лук'янець , Світлана Даниленко
Завантажити статтю
Анотація

Актуальність даного дослідження зумовлена необхідністю відбору бактеріальних культур, здатних забезпечувати стабільний та інтенсивний перебіг ферментації рослинної біомаси. Важливим критерієм ефективності таких культур є їх природна екологічна адаптація до субстрату, що визначає метаболічну активність, толерантність до хімічних компонентів та здатність підтримувати ключові показники якості консервування. Метою цього дослідження було оцінити морфологічні, фізіолого-біохімічні та ферментаційні властивості трьох видів молочнокислих бактерій, ізольованих із різних типів рослинної сировини, а також визначити їхню здатність до росту й утилізації вуглеводів у соку люцерни, соку гички цукрового буряка та їх сумішах із додаванням соку солодкої кукурудзи. У роботі застосовувалися методи видової ідентифікації, засновані на визначенні ферментаційного профілю, оцінці морфологічних ознак, дослідженні ростових характеристик за різних температурних режимів, встановленні рівня споживання відновлювальних цукрів та аналізі динаміки змін кислотності субстрату під час ферментації. Було встановлено, що ізоляти, отримані з рослинної сировини, характеризуються високою адаптивною здатністю, що проявлялося у збільшенні кількості клітин та активному використанні вуглеводів. Найінтенсивніший ріст гетероферментативних культур спостерігався у соку люцерни та в суміші люцерни з кукурудзою, де їх чисельність досягала 8,68-8,77 log КУО/мл. Гичка цукрового буряка сприяла посиленому споживанню цукрів і вираженим змінам кислотності, однак була менш сприятливою для окремих видів. Додавання соку солодкої кукурудзи покращувало ферментаційні властивості всіх досліджуваних штамів. Практичне значення роботи полягає у виявленні перспективних бактеріальних ізолятів, придатних для розроблення інокулянтів, спрямованих на підвищення ефективності ферментації рослинної біомаси, зокрема при консервуванні силосу та сінажу

Ключові слова

сік люцерни; сік гички цукрового буряка; бактеріальні ізоляти; вуглеводний субстрат; кислотність; метаболічна активність

ЦИТУВАТИ
Lukianets, A., & Danylenko, S. (2025). Lactobacteria for fermentation of vegetable raw materials. Biological Systems: Theory and Innovation, 16(4), 90-100. https://doi.org/10.31548/biologiya/4.2025.90
Використані джерела
  1. ABIS online. (n.d.). Retrieved from https://www.tgw1916.net/ABIS/bacteria_abis.html.
  2. Akhtar, M.F., Wenqiong, C., Umar, M., & Changfa, W. (2025). Biochemical properties of lactic acid bacteria for efficient silage production: An update. Frontiers in Microbiology, 16, article number 1581430. doi: 10.3389/fmicb.2025.1581430.
  3. Aslan, C., & Filik, A.G. (2025). Effects of native Lactobacillus brevis (MF098783) strain on the fermentation profile, aerobic stability, and digestibility of wheat straw silage. Turkish Journal of Agriculture – Food Science and Technology, 13(9), 2784-2789. doi: 10.24925/turjaf.v13i9.2784-2789.8074.
  4. Beveridge, T. (2001). Use of the Gram stain in microbiology. Biotechnic & Histochemistry, 76(3), 111-118. doi: 10.1080/bih.76.3.111.118.
  5. Cheas, S., Suntara, C., & Cherdthong, A. (2025). Bioactive roles of lactic acid bacteria in enhancing corn silage quality and ruminant dietary fiber utilization: A comprehensive review. Bioactive Carbohydrates and Dietary Fibre, 34, article number 100512. doi: 10.1016/j.bcdf.2025.100512.
  6. Convention on Biological Diversity. (1992, June). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/995_030#Text.
  7. Danylenko, S., Lukianets, A., & Verbytskyi, S. (2023). Inoculant efficiency in corn silage preparation. Bulletin of the Kyrgyz National Agrarian University, 21(2), 62-71.
  8. De Man, J.C., Rogosa, M., & Sharpe, M.E. (1960). A medium for the cultivation of lactobacilli. Journal of Applied Bacteriology, 23(1), 130-135. doi: 10.1111/j.1365-2672.1960.tb00188.x.
  9. De Vos, P., Garrity, G.M., Jones, D., Krieg, N.R., Ludwig, W., Rainey, F.A., & Whitman, W.B. (Eds.). (2011). Bergey’s manual of systematic bacteriology: Vol. 3: The firmicutes. New York: Springer.
  10. Fabiszewska, A., et al. (2025). Enhancing propionic acid formation and biogas yield from grass silage via co-fermentation of Pediococcus acidilactici and Lentilactobacillus buchneri. Bioresource Technology, 437, article number 133107. doi: 10.1016/j.biortech.2025.133107.
  11. Jin, Y., Wang, P., Li, F., Yu, M., Du, J., Zhao, T., Yi, Q., Tang, H., & Yuan, B. (2024). The effects of Lactobacillus plantarum and Lactobacillus buchneri on the fermentation quality, in vitro digestibility, and aerobic stability of Silphium perfoliatum L. Silage. Animals, 14(15), article number 2279. doi: 10.3390/ani14152279.
  12. Khan, N.A., Yu, P., Ali, M., Cone, J.W., & Hendriks, W.H. (2015). Nutritive value of maize silage in relation to dairy cow performance and milk quality. Journal of the Science of Food and Agriculture, 95(2), 238-252. doi: 10.1002/jsfa.6703.
  13. Lai, X., Wang, H., Peng, R., Chen, Z., Xiang, Y., & Yan, L. (2025). Different commercial microbial additives influence fermentation quality and microbial community of king grass silage. Fermentation, 11(5), article number 264. doi: 10.3390/fermentation11050264.
  14. Mateles, R.I. (1960). Ferricyanide reduction method for reducing sugars. Nature, 187, 241-242. doi: 10.1038/187241a0.
  15. McDonald, P., Henderson, A.R., & Heron, S.J.E. (1991). The biochemistry of silage (2nd ed.). Marlow: Chalcombe Publications.
  16. Muck, R.E., Nadeau, E.M.G., McAllister, T.A., Contreras-Govea, F.E., Santos, M.C., & Kung, L. (2018). Silage review: Recent advances and future uses of silage additives. Journal of Dairy Science, 101(5), 3980-4000. doi: 10.3168/jds.2017-13839.
  17. Okoye, C.O., Wang, Y., Gao, L., Wu, Y., Li, X., Sun, J., & Jiang, J. (2023). The performance of lactic acid bacteria in silage production: A review of modern biotechnology for silage improvement. Microbiological Research, 266, article number 127212. doi: 10.1016/j.micres.2022.127212.
  18. Oliveira, A.S., et al. (2017). Meta-analysis of effects of Lactobacillus plantarum inoculation on fermentation, aerobic stability, and nutritive value of silages. Journal of Dairy Science, 100(6), 4587-4603. doi: 10.3168/jds.2016-11815.
  19. Oude Elferink, S.J.W.H., Krooneman, J., Gottschal, J.C., Spoelstra, S.F., Faber, F., & Driehuis, F. (2001). Anaerobic conversion of lactic acid to acetic acid and 1,2-propanediol by Lactobacillus buchneri. Applied and Environmental Microbiology, 67(1), 125-132. doi: 10.1128/AEM.67.1.125-132.2001.
  20. Sionek, B., Szydłowska, A., Küçükgöz, K., & Kołożyn-Krajewska, D. (2023). Traditional and new microorganisms in lactic acid fermentation of food. Fermentation, 9(12), article number 1019.  doi: 10.3390/fermentation9121019.
  21. Suzuki, K., Iijima, K., Sakamoto, K., Sami, M., & Yamashita, H. (2006). A review of hop resistance in beer spoilage lactic acid bacteria. Journal of the Institute of Brewing, 112(2), 173-191. doi: 10.1002/j.2050-0416.2006.tb00247.x.
  22. Sychevskyi, M.P. (2016). The effectiveness of Senosil for silage preservation. Grain Products and Mixed Fodder’s, 3(63), 16-21. doi: 10.15673/gpmf.v63i3.215.
  23. Weinberg, Z.G., & Chen, Y. (2013). Effects of storage period on the composition of whole crop wheat and corn silages. Animal Feed Science and Technology, 185(3-4), 196-200. doi: 10.1016/j.anifeedsci.2013.08.009.
  24. Wilkinson, J.M., & Davies, D.R. (2013). The aerobic stability of silage: Key findings and recent developments. Grass and Forage Science, 68(1), 1-19. doi: 10.1111/j.1365-2494.2012.00891.x.