Please use this identifier to cite or link to this item: http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/17706
Title: Isolation and Selection of Cholesterol-lowering and y-Aminobutyric Acid-producing Lactic Acid Bacteria for Producing Functional Fermented Dairy Products
Other Titles: การแยกและคัดเลือกแลกติกแอซิดแบคทีเรียที่มีคุณสมบัติในการลดคอเลสเตอรอลและผลิตกรดแกมมาอะมิโนบิวไทริกเพื่อการผลิตอาหารเสริมสุขภาพผลิตภัณฑ์นมหมัก
Authors: Duangporn Kantachote
Jirayu Jitpakdee
Faculty of Science (Microbiology)
คณะวิทยาศาสตร์ ภาควิชาจุลชีววิทยา
Keywords: Lactic acid bacteria;Fermented milk;Fermented foods
Issue Date: 2020
Publisher: Prince of Songkla University
Abstract: Nowadays, functional foods are popular as high demand of consumers. The use of starters) from lactic acid bacteria (LAB) for functional food productions is one of alternative ways to produce functional foods. This research collected 60 samples of various fermented foods and raw milk in Thailand to isolate LAB. A total of 244 strains from 39 fermented foods were primarily screened using basal medium containing 100 ug/ml cholesterol and 0.1% yeast extract and found 139 strains survival. However, for secondary screening, only 10 strains survived in the same medium that yeast extract was removed. Five LAB strains (ENM104, ENM203, ENM204, NNM205 and NNM304) were passed tertiary screening as their proliferations. Of these, only ENM104 reduced cholesterol at 7.53 $ 1.78% in basal medium supplemented with 100 ug/ml cholesterol-PEG600 at 72 h of fermentation. Screening of GABA producer, ten LAB isolates obtained from secondary screening found that only SPS109 strain in MRS fortified with 5 mg/ml monosodium glutamate (MSG) released 1{157.01 4.76 g/ml at 72 h of incubation. Selected LAB strains were identified using both biochemical test with 49 sugar fermentations of API 50 CHL test kit and molecular identification with 16S TRNA gene. Strains ENM104 and SPS109 showed the highest similarity with Pediococcus pentosaceus DSM20336' at 99.65 % and Lactobacillus plantarum DSM201747 at 99.93%, respectively. Both LAB strains were investigated for probiotic properties. The results showed that none of strains hydrolysed starch, but only SPS109 hydrolysed tributyrin. However, both LAB strains hydrolysed casein. Based on bile salt hydrolysis, both strain hydrolysed glycocholic acid (GCA), taurocholic acid (TCA) and taurodeoxycholic acid (TDCA). Gastrointestinal tolerance was tested in vitro displayed that both strains survived in acidic condition mimicking from stomach with viable at 6.20 ÷ 0.12 and 7.39 ÷ 0.12 log CFU/ml (initial cells at 10.18 * 0.02 and 10.46 $ 0.04 log CFU/ml) of ENMI04 and SPS109, respectively. Furthermore, cells slightly increased in basic condition mimicking from intestine at 6.49 # 0.00 and 7.63 = 0.02 log CFU/ml, respectively. Cholesterol-lowering property testing in MRS containing 100 ug/ml of cholesterol-PEG600 found that ENM104 and SPS109 reduced 15.34 # 1.12 and 10.05 ÷ 2.32% at 72 h of incubation, respectively. After that, ENM104 in the same medium produced cholesterol oxidase and its specific activity was 8.73 = 2.00 mU/mg protein after 72 h of incubation. ENM104 and SPS109 strains tolerated in 1 mM of H202 for 20 and 12 h, respectively. Antioxidant activity was also tested in MRS by ORAC in umol TE/ml found 37.26 ÷ 0.77 at 48 h for ENM104 and 34.01 # 3.30 at 72 h for SPS109. A similar result was observed for total phenolic content (TPC) at 72 h of incubation by both strains as 0.67 $ 0.00 and 0.68 = 0.00 umol GE/ml. For application in dairy products, single and co-culture (1:1) in milk/whey fermentation was investigated. In fermented milk, it found the lowest pH at 5.32 ÷ 0.01 in co-culture set at 72 h, and this set had population in log CFU/ml of ENM104 at 6.93 = 0.01 and SPS109 at 8.27 # 0.04. After 72 h incubation, cholesterol was reduced in fermented milk at 15.71 # 0.64% for ENM104 set and 10.98 ÷ 3.80% for co-culture set. On the other hand, GABA was found at 4.57 # 0.01 and 4.47 # 0.04 ug/ml in SPS109 and co-culture sets, respectively. A co-culture set showed maximum at 57.63 # 2.97 % inhibition against on angiotensin-converting enzyme (ACE) as cause of hypertensive blood pressure by this enzyme. The highest antioxidant activity based on ORAC and TPC was found at 24 h incubation in the co-culture set at 2.58 = 0.26 umol TE/ml at 24 h and TPC at 0.31 ÷ 0.03 umol GE/ml. In fermented whey, the lowest pH at 4.35 ÷ 0.01| was observed in a co-culture set with LAB population (log CFU/ml) at 7.19 ÷ 0.03 for ENM104 and 8.41 # 0.02 for SPS 109. ENM104 set maximally reduced 54.86 ÷ 13.48 % cholesterol at 72 h. However, GABA content reported in ug/ml in SPS109 set (4.84 # 0.01) was higher than a co-culture set (4.25 # 0.03). The highest ACE inhibition at | 33.95 $ 4.95 % was found in a co-culture set at 72-h incubation. This set also showed the maximum antioxidant activity both in ORAC and TPC at 0.86 * 0.22 umol TE/ml and 0.06 = 0.01 umol GE/ml. Overall result prove that both LAB strains have potential to be used as starters for producing functional fermented dairy products.
Abstract(Thai): ปัจจุบันอาหารเสริมสุขภาพเป็นที่ต้องการของผู้บริโภคมากขึ้น และผลิตภัณฑ์อาหาร หมักที่ใช้กล้าเชื้อแลกติกแอซิดแบคทีเรีย (Lactic acid bacteria) ก็เป็นหนึ่งในกลุ่มแนวทางการผลิตอาหารเสริมสุขภาพ ซึ่งงานวิจัยนี้ได้เก็บตัวอย่างอาหารหมักและน้ำนมดิบในประเทศไทยจำนวน 60 ตัวอย่างเพื่อแยกแลกติกแอชิดแบคทีเรียโดยสามารถแยกได้ 244 สายพันธุ์ จากอาหารหมักจำนวน 39 ตัวอย่างและพบว่า 139 สายพันธุ์ผ่านการคัดเลือกระดับปฐมภูมิที่พิจารณาจากการมีชีวิตรอดได้ในอาหาร basal medium ที่เติม 100 ug/ml คอเลสเตอรอล และ 0.1% ยีสต์สกัด แต่มีเพียงจำนวน 10 สายพันธุ์ที่ผ่านการคัดเลือกระดับทุติยภูมิด้วยอาหารชนิดเดียวกันที่ไม่เติมยีสต์สกัดและการ คัดเลือกระดับตติยภูมิโดยได้ใช้อาหารชนิดเดียวกันกับการคัดเลือกแบบปฐมภูมิแต่พิจารณาการเจริญของเชื้อหลังจากการบ่ม 72 ชั่วโมง พบว่ามีเพียง 5 สายพันธุ์ได้แก่ ENM104, ENM203, ENM204, NNM205 และ NNM304 จากทั้ง 5 สายพันธุ์นี้พบว่ามีเพียงแค่สายพันธุ์ ENM104 ที่มีความสามารถลดปริมาณคอเลสเตอรอลได้มากที่สุดในอาหาร basal medium ที่เติม 100 ug/mt cholesterol-PEG600 โดยลดได้ 7.53 + 1.78 % ที่การบ่ม 72 ชั่วโมง สำหรับการคัดเลือก LAB ที่สามารถผลิตสารกาบาได้จากจำนวน 10 สายพันธุ์ที่ผ่านการคัดเลือกจากระดับทุติยภูมิมาทดสอบในอาหาร MRS ที่เติม 5 mg/ml monosodium glutamate (MSG) พบว่ามีเพียงสายพันธุ์เดียวคือ SPS109 ที่สามารถผลิตได้และผลิตกาบาได้ 1,157 = 4.76 ug/ml ที่การบ่ม 72 ชั่วโมง การเทียบเคียงสายพันธุ์ของ LAB ที่ผ่านการคัดเลือกได้ทดสอบทั้งวิธีทางชีวเคมีด้วยการหมักน้ำตาล 49 ชนิดใช้ชุดทดสอบ API 50 CHL และทางอณูชีววิทยาด้วยการตรวจสอบยืน 165 FRNA พบว่าสายพันธุ์ ENM104 มีความใกล้เคียงกับ Pediococcus pentosaceus DSM20336' ที่ 99.65 % และสายพันธุ์ SPS109 มีความใกล้เคียงกับ Lactobacillus plantarum DSM20174' ที่ 99.93 % การทดสอบความสามารถการเป็นโปรไบโอติกพบว่าทั้งสองสายพันธุ์ไม่สามารถย่อยสลายแป้ง ขณะที่สายพันธุ์ SPS109 สามารถ ย่อยสลายไตรบิวไทริน แต่ทั้งสองสายพันธุ์สามารถย่อยสลายเคซีน ในส่วนของการย่อยสลายกรดน้ำดีพบว่าทั้งสองสายพันธุ์สามารถย่อยสลาย glycocholic acid, taurocholic acid และ taurodeoxycholic acid ได้ ในส่วนของการทดสอบการทนทานต่อระบบทางเดินอาหารแบบจำลองพบว่าทั้งสองสายพันธุ์สามารถทนต่อสภาวะกรดที่จำลองจากกระเพาะอาหารได้โดยตรวจพบเซลล์จำนวน 6.20 + 0.12 และ 7.39 + 0.12 Log CFU/ml จากเซลล์ตั้งต้น 10.18 + 0.02 และ 10.46 +- 0.04 log CFU/ml ของสายพันธุ์ ENM104 และ SPS109 ตามลำดับ นอกจากนี้จำนวนเซลล์เพิ่มขึ้นเล็กน้อยหลังผ่านเข้าสู่สภาวะเบสที่จำลองจากลำไส้เล็กที่ 6.49 + 0.00 และ 7.63 + 0.02 log CFU/ml ส่วนคุณสมบัติการลดปริมาณคอเลสเตอรอลในอาหาร MRS ที่เติม 100 g/ml คอเลสเตอรอล พบว่าสายพันธุ์ ENM104 และ SPS109 ลดคอเลสเตอรอลได้ 15.34 ‡ 1.12 และ 10.05 * 2.32 % ตามลำดับที่การบ่ม 72 ชั่วโมงของ ซึ่งสายพันธุ์ ENM104 สามารถผลิตเอนไซม์คอเลสเตอรอลออกซิเดสโดยมีกิจกรรมจำเพาะของเอนไซม์ที่ 8.73 + 2.00 mU/mg protein เมื่อบ่ม 72 ชั่วโมงในอาหาร MRS ที่เติม 100 ug/ml cholesterol-PEG600 นอกจากนี้ได้มีการตรวจวัดการทนต่อไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ความเข้มข้น 1 mM พบว่าสายพันธุ์ ENM104 สามารถทนได้ 20 ชั่วโมงและสายพันธุ์ SPS109 สามารถทนได้ 12 ชั่วโมง รวมถึงได้มีการตรวจวัดการต้านอนุมูลอิสระ ORAC ของเชื้อในอาหาร MRS พบว่าสายพันธุ์ ENM104 ให้ผลสูงสุดที่ 48 ชั่วโมงที่ 37.26 + 0.77 umol TE/ml และสายพันธุ์ SPS109 ให้ผลสูงสุดที่ชั่วโมงที่ 72 ที่ 34.01 + 3.30 umal TE/mt ส่วนการตรวจวัดปริมาณสารฟินอลิกทั้งหมดพบว่าให้ค่าไม่ต่างกันที่ 0.67 และ 0.68 umol GE/ml ตามลำดับ ในการประยุกต์ทำนมหมักและเวย์หมักด้วยการใช้กล้าเชื้อเดี่ยวและกล้าเชื้อผสม (อัตราส่วน 1:1) พบว่าในนมหมักให้ค่า pH ตำสุดที่ 5.32 + 0.01 ของชุดกล้าเชื้อผสมที่การบ่ม 72 ชั่วโมงซึ่งให้จำนวนเชื้อของสายพันธุ์ ENM104 ที่ 6.93 + 0.01 และของสายพันธุ์ SPS109 ที่ 8.27 + 0.04 log CFU/ml และลดปริมาณคอเลสเตอรอลในนมหมักได้ 15.71 + 0.64 และ 10.98 + 3.80 %ในชุด ENM104 และชุดกล้าเชื้อผสมของนมหมักที่การบ่ม 72 ชั่วโมง ส่วนการผลิตสารกาบาในชุด SPS109 และชุดกล้าเชื้อผสมพบว่าให้ผลที่ 4.57 + 0.01 และ 4.47 + 0.04 ug/ml ตามลำดับ ส่วนของการผลิตสารยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ angiotensin-converting enzyme (ACE) ที่ช่วยในการลดภาวะความดันโลหิตสูงของชุดหมักแบบเชื้อผสมให้ผลการยับยั้งที่ 57.63 + 2.97 % นอกจากนี้พบว่าการผลิตสารต้านอนุมูลอิสระชุดเชื้อผสมที่การบ่ม 24 ชั่วโมงให้ผลสูงสุดทั้ง ORAC ที่ 2.58 + 0.26 umol TE/ml และปริมาณสารฟินอลิกทั้งหมดที่ 0.31 = 0.03 umot GE/ml ในส่วนของเวย์หมัก ชุดเชื้อผสมให้ผลค่า pH ต่ำสุดที่ 4.35 = 0.01 ซึ่งนับการเจริญของสายพันธุ์ ENM104 และ SPS109 ได้ 7.19 + 0.03 และ 8.41 + 0.02 log CFU/ml ตามลำดับ ส่วนการลดปริมาณคอเลสเตอรอลในเวย์หมักชุดกล้าเชื้อ ENM104 ที่ 72 ชั่วโมงพบว่าสามารถลดได้สูงสุด 54.86 * 13.48 % ส่วนการผลิตสารกาบาพบว่าชุด SPS109 และชุดกล้าเชื้อผสมผลิตได้ 4.84 + 0.01 และ 4.25 = 0.03 % ตามลำดับ ส่วนการผลิตสารยับยั้ง ACE พบว่าชุดกล้าเชื้อผสมให้ผลการยับยั้งสูงสุดที่ 33.95 = 4.95 % และผลิตสารต้านอนุมูลอิสระวิธี ORAC ให้ผลสูงสุดที่ 0.86 + 0.22 umol TE/mt และพบปริมาณสารฟินอลิกทั้งหมดสูงสุดที่ 0.06 + 0.01 umol GE/ml ดังนั้นจากผลการศึกษาพบว่าการใช้กล้าเชื้อผสมทั้งสองชนิดมีศักยภาพในการใช้ผลิตนมหมักและเวย์หมักเป็นอาหารเสริมสุขภาพได้
Description: Thesis (M.Sc., Microbiology)--Prince of Songkla University, 2020
URI: http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/17706
Appears in Collections:326 Thesis

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
446625.pdf5.28 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons