Growth rate of mixed ruminal bacteria as a function of energetic substrate concentration in bath culture

Abstract

The objective of this study was to evaluate levels of sucrose on microbial growth. Roll tubes were filled with 15.6 mL of buffer Chen, 1 mL of inocula (rumen fluid from fistulated steer at pasture), 1 mL of Trypticase or hydrolyzed casein (1 g L-1 as final concentration) and 2.4 mL of sucrose solutions (0.00 g L-1, 0.37 g L-1, 0.75 g L-1, 1.5 g L-1, 3.0 g L-1, 6.0 g L-1, 12.0 g L-1, and 24.0 g L-1), in triplicate. The pH was 5.56 at 0 h and 4.6 after 6 h, and 5.83 in 0 g L-1 and 4.18 above 1.5 g L-1 of sucrose. The optical density (OD-600 nm) and microbial protein (MP-595 nm) tended to stabilize after 12 h and 6 g L-1 of sucrose, with no interaction between them. The OD (6 h to 24 h mean values) was curvilinear (hyperbolic), as a function of sucrose concentration, followed the saturation kinetics of Michaelis-Menten, which is typical of enzymes systems, and was described by the following Lineweaver-Burk equation: 1/OD = 0.508*(1/sucrose) + 1.15, R² = 0.99. The theoretical maximum microbial growth (1/a = kmax) was 0.87 OD and the concentration of sucrose to reach half of kmax (b/a = Ks) was 0.44 g L-1 of sucrose. The microbial growth was affected by incubation time, substrate concentration, and culture medium acidification.

O objetivo deste estudo foi avaliar os níveis de sacarose no crescimento microbiano. Tubos de ensaio foram preenchidos com 16,5 mL de tampão (meio Chen), 1 mL de inóculo (líquido de rúmen de bovino em pasto), 1 mL de Tripticase ou caseína hidrolisada (1 g L-1 como concentração final) e 2,4 mL de solução de sacarose (0,00 g L-1; 0,37 g L-1; 0,75 g L-1; 1,5 g L-1; 3,0 g L-1; 6,0 g L-1; 12,0 g L-1; e 24,0 g L-1), em triplicata. O pH foi de 5,56 à 0 hora (h) e 4,6 às 6 h, 5,83 em 0 g L-1 e 4,18 acima de 1,5 g L-1 de sacarose. A densidade óptica (DO-600 nm) e de proteína microbiana (MP-595 nm) tenderam a se estabilizar após 12 h e 6 g L-1 de sacarose, sem ocorrência de interação. A DO (valores médios entre 6 h e 24 h) foi curvilínea (hipérbole), em função da concentração de sacarose, seguiu o modelo de saturação cinética de Michaelis-Menten, típico do sistema enzimático, e foi descrita pela seguinte equação de Lineweaver-Burk: 1/DO = 0.508*(1/sacarose) + 1.15, R² = 0,99. O crescimento microbiano máximo teórico (1/a = kmax) foi de 0,87 DO e a concentração de sacarose para atingir a metade kmax (b/a = Ks) foi de 0,44 g L-1 de sacarose. O crescimento microbiano foi afetado pelo tempo de incubação, concentração de substrato e acidificação do meio de cultura.