Διερεύνηση των συνθηκών παραγωγής βακτηριοσινών από στελέχη οξυγαλακτικών βακτηρίων που απομονώθηκαν από αλλαντικά αέρος και μελέτη των ιδιοτήτων τους
Authors: Αναστασιάδου Σοφία 
Published: January 2014

Προκαταρκτικές μελέτες σε μικροοργανισμούς που απομονώθηκαν από αλλαντικά αέρος, οδήγησαν στην επιλογή τριών στελεχών (Pediococcus acidilactici NRRL Β5627, Pediococcus pentosaceus Mees 1934, και Lactobacillus plantarum ΑΤΗ), με κριτήριο τον ισχυρό αντιμικροβιακό χαρακτήρα του ορού των καλλιεργειών τους. Ο P. acidilactici NRRL Β5627 παράγει μια βακτηριοσίνη, μοριακού βάρους 3,66 kDa, που ονομάστηκε πεδιοσίνη SA-1. Η πεδιοσίνη SA-1 αποδείχτηκε ανθεκτική σε ορισμένες πρωτεάσες διατήρησε την ενεργότητά της σε μεγάλο εύρος pH, παρουσίασε σταθερότητα σε υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες και είχε σημαντική αντιμικροβιακή δράση έναντι των Gram⁺ βακτηρίων που εξετάστηκαν, καθώς και της Listeria monocytogenes. Παράχθηκε ως προϊόν πρωτογενούς μεταβολισμού και η ειδική παραγωγή της ενισχύθηκε σε μερικώς αερόβιες συνθήκες (60% DOT), γεγονός που υποδεικνύει ότι η σύνθεση της σχετίζεται με τον οξειδωτικό μεταβολισμό του κυττάρου. Η παραγωγή της ενισχύθηκε παρουσία γλυκόζης ως πηγή άνθρακα στο υπόστρωμα, η επίδραση της οποίας μελετήθηκε σε batch και fed-batch συστήματα καλλιέργειας. Διαπιστώθηκε ότι τόσο η αρχική συγκέντρωση της όσο και τα επίπεδα της σταθερής συγκέντρωσης της επηρέασαν την ειδική παραγωγικότητα σε πεδιοσίνη, αλλά και τη γενικότερη παραγωγικότητα της ζύμωσης. Από τη μελέτη της παραγωγής της πεδιοσίνης SA-1 σε υπόστρωμα προσομοίωσης κρέατος που περιείχε NaN0₂ σε διάφορες συγκεντρώσεις, προέκυψε ότι η συγκέντρωση των 5 ppm, συνήθης συγκέντρωση στα ευρωπαϊκού τύπου αλλαντικά αέρος, υπό αναερόβιες συνθήκες, δεν επιδρά στην παραγωγή πεδιοσίνης, βιομάζας και γαλακτικού οξέος. Ο P. pentosaceus Mees 1934 παράγει μια βακτηριοσίνη, μοριακού βάρους 5,37 kDa, που ονομάστηκε πεδιοσίνη SM-1. Η SM-1 αδρανοποιήθηκε παρουσία πρωτεασών, διατήρησε την ενεργότητά της σε μεγάλο εύρος pH, παρουσίασε σταθερότητα σε υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες και είχε σημαντική αντιμικροβιακή δράση έναντι των Gram⁺ βακτηρίων που εξετάστηκαν, καθώς και της L. monocytogenes. Παράχθηκε ως προϊόν πρωτογενούς μεταβολισμού και η ειδική παραγωγή της ενισχύθηκε σε μερικώς αερόβιες συνθήκες. Η συμπεριφορά του P. pentosaceus που αποτελεί προβιοτικό μικροοργανισμό, μελετήθηκε σε συστήματα εγκαψυλλίωσης των κυττάρων σε γαλακτώματα ελαίου σε νερό με στόχο τη διασφάλιση προστασίας σε αντίξοες συνθήκες μικρο-περιβάλλοντος. Ο μικροοργανισμός εγκαψυλλιώθηκε σε μικροσφαιρίδια ελαιόλαδου και αραβοσιτέλαιου (διαμέτρου ~2 μm), σταθεροποιημένα με ξανθάνη και πεπτίδια πεπτόνης, ή με γαλακτωματοποιητή την πηκτίνη. Με τη μεθοδολογία που ακολουθήθηκε επιτεύχθηκε εγκαψυλλίωση των κυττάρων του αρχικού πληθυσμού σε ποσοστό >65%, και βιωσιμότητα σε διάστημα 30 ημερών >82%. Οι μικροκάψουλες αποδείχτηκαν ανθεκτικές σε διάλυμα προσομοίωσης γαστρικού υγρού και >87% των εγκαψυλλιωμένων κυττάρων παραλήφθηκαν ελεύθερα και σε βιώσιμη κατάσταση. Τα ποσοστά βιωσιμότητας των ελεύθερων ή εγκαψυλλιωμένων κυττάρων στα γαλακτώματα υπολογίστηκαν σε πραγματικό χρόνο μετά από χρώση με κυανό του τρυπανίου και ανάλυση/επεξεργασία των εικόνων σε σύστημα μικροσκοπικής παρατήρησης αντίθεσης φάσης. Τέλος, ο Lactobacillus plantarum ΑΤΗ παράγει μια βακτηριοσίνη (ΑΤΗ), που είναι γλυκολιποπρωτεΐνη, μοριακού βάρους ~30 kDa, με ευρύ αντιμικροβιακό φάσμα έναντι Gram⁺ βακτηρίων συμπεριλαμβανομένης και της L. monocytogenes. Το μεγαλύτερο μέρος της ενεργότητάς της σχετιζόταν με το κυτταρικό τοίχωμα του Lb. plantarum, ήταν θερμοευαίσθητη, διατηρήθηκε ενεργή σε μεγάλο εύρος pH, ενώ αδρανοποιήθηκε παρουσία πρωτεολυτικών, λιπολυτικών και γλυκολυτικών ενζύμων. Η ειδική παραγωγή της ενισχύθηκε σε περιβάλλον μειωμένης παροχής οξυγόνου όπου παράχθηκε ως πρωτογενής μεταβολίτης.