EFFECT OF THE CARBON SOURCE AND pH ON THE GROWTH AND LACTIC ACID PRODUCTION OF Lactobacillus gasseri CRL 1421, A POTENTIALLY PROBIOTIC TO PREVENT BOVINE METRITIS.

MARIA C. OTERO; CAROLINA ESPECHE; MARIA ELENA NADER-MACIAS

San Miguel de Tucumán

Simposio; Simposio Internacional de Biotecnología. II Simposio Argentino-Italiano de Bacterias Lácticas; 2006

CERELA-CONICET-ANPCyT-

EFFECT OF THE CARBON SOURCE AND pH ON THE GROWTH AND LACTIC ACID PRODUCTION OF Lactobacillus gasseri CRL 1421, A POTENTIALLY PROBIOTIC TO PREVENT BOVINE METRITIS. M. C. Otero, M. C. Espeche and M. E. Nader-Macías * CERELA. Centro de Referencia para Lactobacilos-CONICET. Tucumán, Argentina. E-mail: fnader@cerela.org.ar Metritis in cows reduce the reproductive efficiency, increase herd health costs, reduce feed consumption and also cause an appreciable reduction in milk production. The probiotic lactobacilli therapy could be a valid alternative to the antibiotic application for the treatment of these infections. Lactobacillus gasseri CRL 1421 isolated from bovine vagina was previously studied by its capability to adhere to bovine vaginal epithelial cells, to produce lactic acid and hydrogen peroxide that inhibit the growth of pathogenic microorganisms able to cause metritis. Also can resist the freeze dried process and the storage conditions included in two pharmaceutical forms. The incorporation of this bacteria in a probiotic product requires the study of others technological properties, such as the production of microorganisms at industrial scale, that include the production of biomass at a low cost of production. The aim of this work was to study the effect of different physico-chemical  factors on the growth of Lactobacillus gasseri CRL 1421 and to further evaluate the growth conditions in a low cost substrate with high lactose concentration. A complete factorial experimental design of 32 was used to study the effect of carbon sources (glucose, lactose or both) and pH (5.5, 6.5 and 7.5), in LAPTg medium at 37°C. The O.D. at 540 nm was determined at 10 min intervals during 14 h. and the increase of biomass and maximal growth rates were calculated. The lactic acid produced and the carbohydrates concentration were quantified by HPLC. The experimental procedure was repeated three times following the complete factorial design and the statistical analysis was applied considering the increase of O.D., maximal growth rate, lactic acid production, glucose and lactose consumption in each one of the evaluated conditions. The maximal growth rates were not significantly affected by the initial pH or the carbon source (p<0,05). However, the yield of biomass was significantly (p<0,05) affected by both factors evaluated. The higher increase of biomass was obtained when glucose was the only carbon source, or combined with lactose at pH 6,5. The lactic acid production was significantly affected by the two factors in the assayed conditions (p<0,05) showing interaction between both factors, because the higher concentration was obtained with glucose alone or combined with lactose, depending on the initial pH. The lactose consumption was minimum when glucose was present, except at pH 6,5, results that agree with the high biomass obtained in this condition. The results obtained can be applied for the design of a low cost substrate complemented or based on whey proteins concentrate, supplemented with other carbon sources, to be used for the production of high biomass of probiotic microorganisms. EFECTO DE FUENTES DE CARBONO Y pH  SOBRE EL CRECIMIENTO Y PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO DE Lactobacillus gasseri CRL 1421, POTENCIALMENTE PROBIÓTICO PARA LA PREVENCIÓN DE METRITIS BOVINA M. C. Otero, M. C. Espeche and M. E. Nader-Macías * CERELA. Centro de Referencia para Lactobacilos-CONICET. Tucumán, Argentina. E-mail: fnader@cerela.org.ar La metritis bovina reduce la eficiencia reproductiva, incrementa los costos de sanidad del rodeo lechero y reduce el consumo de alimentos causando una apreciable reducción en la producción de leche. La terapia con lactobacilos probióticos podría constituir una alternativa valida frente a la aplicación de antibióticos para el tratamiento de estas infecciones. Lactobacillus gasseri CRL 1421 aislado del tracto reproductor bovino, fue previamente estudiado por su capacidad para adherirse a células epiteliales vaginales bovinas, y produce ácido láctico y peróxido de hidrógeno que inhiben el crecimiento de microorganismos patógenos que causan metritis en bovinos. También se estudió su resistencia al proceso de liofilización y a las condiciones de almacenamiento incluido en dos formas farmacéuticas. La inclusión de esta bacteria en un producto probiótico requiere el estudio de otras propiedades tecnológicas, tales como la producción de microorganismos a escala industrial, que incluye la evaluación de la producción de biomasa a bajo costo de producción. El objetivo de este trabajo fue estudiar el efecto de diferentes factores físico-químicos en el crecimiento de L gasseri CRL 1421 para evaluar posteriormente las condiciones de crecimiento en un sustrato de bajo costo con altas concentraciones de lactosa. El efectos de la fuente de carbono (glucosa, lactosa o ambos) y pH (5,5, 6,5 y 7,5) se evaluó en medio LAPTg a 37ºC aplicando un diseño experimental factorial completo 32. La D.O a 540 nm fue determinada a intervalos de 10 minutos durante 14 hs, y se empleó para calcular el incremento de biomasa y la velocidad máxima de crecimiento. Las concentraciones de ácido láctico, glucosa y lactosa se cuantificaron por HPLC. El procedimiento experimental se repitió tres veces siguiendo el diseño experimental completo y el análisis de la varianza se determinó considerando el incremento de biomasa, la velocidad máxima de crecimiento, la producción de ácido láctico y el consumo de glucosa y lactosa en cada una de las condiciones evaluadas. La velocidad máxima de crecimiento no fue significativamente afectada por el pH inicial o la fuente de carbono presente (p<0,05). Sin embargo, el rendimiento de biomasa fue significativamente (p<0,05) afectado por ambos factores. El mayor incremento de biomasa fue obtenido cuando glucosa fue la única fuente de carbono, o bien combinada con lactosa a pH 6,5. La producción de ácido láctico fue significativamente afectada por los dos factores en las condiciones ensayadas (p<0,05) mostrando interacción entre ambos, ya que la mayor concentración fue obtenida con glucosa sola o combinada con lactosa, dependiendo del pH inicial. El consumo de lactosa fue mínimo cuando glucosa estuvo presente, excepto a pH 6.5, lo que concuerda con la mayor biomasa obtenida in esta condición.          Los resultados obtenidos pueden ser aplicados para el diseño de un sustrato de bajo costo en base a un concentrado proteico de suero lácteo suplementado con otras fuentes de carbono, que permita la obtención de una gran biomasa de microorganismos probióticos.