Screening of original strains of lactic acid bacteria in wine by resistance to pH, temperature and alcohol

Abstract

Оценка устойчивости штаммов молочнокислых бактерий к стрессовым условиям производства является важным этапом селекционных работ и способствует расширению выбора штаммов-кислотопонижателей по возможности их применения в зависимости от конкретных условий прохождения яблочно-молочного брожения. В работе представлены результаты скрининга 27 природных штаммов молочнокислых бактерий вина, принадлежащих к видам Oenococcus oeni, Lacticaseibacillus paracasei и Lentilactobacillus hilgardii , по активности потребления яблочной кислоты при низких значениях рН и устойчивости к технологически значимым стрессовым факторам виноделия - рН, температуре, спирту. Изучение декарбоксилирующей способности молочнокислых бактерий позволило отобрать 13 штаммов, сохранивших способность сбраживать яблочную кислоту при значении рН 3,2 и показало, что снижение рН среды культивирования в разной степени в зависимости от штамма влияло на ослабление активности штаммов сбраживать яблочную кислоту. Понижение температуры, рН и наличие спирта в среде культивирования в целом влияло на снижение активности роста всех штаммов, однако штаммы обладали разной устойчивостью к воздействию этих факторов. Наиболее значимыми факторами отмечены рН и спирт, по сравнению с которыми температура оказывала меньшее влияние на рост штаммов. Исследование показало, что влияние каждого фактора или их совокупности на ростовую активность МКБ может избирательно зависеть от культивируемого штамма, что подтверждает многочисленные данные о генетическом разнообразии микроорганизмов данной группы и необходимости индивидуального подхода к выбору условий их культивирования. Для дальнейшей селекции отобраны пять штаммов O. oeni , три штамма L. paracasei и штамм L. hilgardii , показавшие лучшую устойчивость к стрессовым факторам по сравнению с другими штаммами. Evaluation of resistance of lactic acid bacteria strains to stressful production conditions is an important stage of selection work. It contributes to raising options of acidity-reducing strains by potential for use, depending on the specific conditions of passing malolactic fermentation. The paper presents the results of screening of 27 original strains of wine lactic acid bacteria, which belong to the species Oenococcus oeni, Lacticaseibacillus paracasei and Lentilactobacillus hilgardii , according to the activity of malic acid consumption at low pH values and resistance to technologically significant winemaking stress factors - pH, temperature, alcohol. The study of the decarboxylating ability of lactic acid bacteria made it possible to select 13 strains that preserve the ability to ferment malic acid at pH 3.2 and showed that a decrease in pH of the cultivating medium to a different extent, depending on the strain, impacted the reducing of strain activity to ferment malic acid. A decrease in temperature, pH and alcohol presence in the cultivation medium generally impacted the decrease in the growth activity of all strains, however, the strains had different resistance degree to these factors. The most significant factors were pH and alcohol, in comparison with which, temperature had a lower effect on the growth of strains. The study showed that the effect of each factor or their combination on the growth activity of LAB can selectively depend on the cultivated strain, which confirms numerous data on the genetic diversity of microorganisms in this group and the need for an individual approach to select the conditions for their cultivation. Five strains of O. oeni , three strains of L. paracasei and a strain of L. hilgardii , which showed better resistance to stress factors compared to other strains, were collected for further selection.