Μελέτη της ανάπτυξης του μικροοργανισμού Listeria monocytogenes σε χαμηλές θερμοκρασίες παρουσία καρνοσίνης
Creators: name: Τυροβούζης, Νικόλαος Αστερίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2017
Subjects: Καρνοσίνη
Χαμηλές θερμοκρασίες
Listeria monocytogenes
Carnosine
Low temperatures

description: Η μελέτη της ανάπτυξης της Listeria monocytogenes σε τρόφιμα και η εξέταση της επίδρασης ορισμένων συστατικών που υπάρχουν σε αυτά σε μεγάλη συγκέντρωση και των οποίων η επίδραση στη συμπεριφορά του παθογόνου δεν έχει μέχρι σήμερα εκτιμηθεί, είναι ιδιαίτερα σημαντική, αφού μπορεί να προσφέρει πληροφορίες για την επικινδυνότητα των δυνητικά μολυσμένων έτοιμων προς κατανάλωση τροφίμων. Η καρνοσίνη είναι ένα διπεπτίδιο με ποικίλες προστατευτικές δράσεις σε ευκαρυωτικά συστήματα. Δεδομένου του γεγονότος ότι κάποια πεπτίδια δρουν προστατευτικά στην ανάπτυξη της L. monocytogenes σε χαμηλές θερμοκρασίες, εξετάστηκε η επίδραση της καρνοσίνης στην ανάπτυξη της L. monocytogenes υπό ψύξη. Αρχικά, επτά διαφορετικά στελέχη L. monocytogenes, εξετάστηκαν ως προς την ανάπτυξή τους στο χημικώς καθορισμένο υπόστρωμα Modified Welshimer’s Broth (MWB), που προτιμήθηκε για λόγους επαναληψιμότητας και ακρίβειας στη χημική σύνθεσή του, και επιλέχθηκαν τρία εξ αυτών, ώστε να μελετηθεί η επίδραση της καρνοσίνης στην ανάπτυξή τους. Επιπλέον, ως μέθοδος μέτρησης της βακτηριακής ανάπτυξης επελέγη αυτή της κλασικής μεθόδου απαρίθμησης αποικιών σε τρυβλία έναντι της μέτρησης της οπτικής πυκνότητας, ενώ κατά την αξιολόγηση των εξισώσεων της προρρητικής μικροβιολογίας Baranyi και Gompertz, που εφαρμόστηκαν με μη γραμμική παλινδρόμηση για να περιγράψουν τα πειραματικά δεδομένα και να υπολογιστούν οι κινητικές παράμετροι ανάπτυξης της L. monocytogenes, διακρίθηκε η εξίσωση Baranyi. Η άμεση παρακολούθηση της ανάπτυξης της L. monocytogenes με επιφανειακή εξάπλωση δειγμάτων από καλλιέργειες σε επιλεγμένα χρονικά διαστήματα σε πλούσιο, μη εκλεκτικό, στερεό μέσο έδειξε ότι στελέχη του παθογόνου ακολουθούν ένα διφασικό μοτίβο ανάπτυξης στο υπόστρωμα MWB σε χαμηλές θερμοκρασίες. Στη συνέχεια, έχοντας επιλέξει τα στελέχη, τη μέθοδο προσδιορισμού της βακτηριακής ανάπτυξης και την καταλληλότερη εξίσωση προσδιορισμού των κινητικών παραμέτρων ανάπτυξης, μελετήθηκε η επίδραση της παρουσίας ή μη καρνοσίνης στο υπόστρωμα, η επίδραση της θερμοκρασίας επώασης (4°C και 7°C) και του βακτηριακού στελέχους (τρία διαφορετικά στελέχη L. monocytogenes). Η καρνοσίνη βοήθησε την ανάπτυξη του μικροοργανισμού, με εντονότερη δράση στις χαμηλότερες θερμοκρασίες. Συγκεκριμένα, στους 4°C παρατηρήθηκε περιορισμένη ανάπτυξη απουσία του διπεπτίδιου, σε αντίθεση με όταν αυτό ήταν παρόν. Στους 7°C η L. monocytogenes αναπτύχθηκε ανεξάρτητα της προσθήκης ή μη καρνοσίνης, και η ανάπτυξη πραγματοποιήθηκε είτε σε μία είτε σε δύο φάσεις, ανάλογα με το υπό εξέταση στέλεχος, ενώ παρουσία καρνοσίνης η ανάπτυξη περιγράφηκε με μια τυπική σιγμοειδή καμπύλη. Η καρνοσίνη επέδρασε στην ανάπτυξη του μικροοργανισμού, είτε μεταβάλλοντας τη μορφή της καμπύλης ανάπτυξης της L. monocytogenes είτε μεταβάλλοντας τις τιμές των κινητικών παραμέτρων ανάπτυξης. Ο ρυθμός ανάπτυξης της L. monocytogenes στο MWB απουσία καρνοσίνης στις περιπτώσεις που το βακτήριο αναπτύχθηκε διφασικά τόσο στο πρώτο όσο και στο δεύτερο στάδιο της διφασικής ανάπτυξης ήταν παρόμοιος με τον ρυθμό ανάπτυξης του μικροοργανισμού παρουσία καρνοσίνης. Αύξηση της θερμοκρασίας ανάπτυξης οδήγησε σε ταχύτερους ρυθμούς ανάπτυξης, επίδραση που ήταν εντονότερη σε καλλιέργειες που δεν περιείχαν καρνοσίνη. Η εξίσωση Baranyi εφαρμόστηκε ικανοποιητικά για τον υπολογισμό των κινητικών παραμέτρων ανάπτυξης. Τα αποτελέσματα της παρούσας έρευνας καταδεικνύουν την επίδραση της καρνοσίνης στην ανάπτυξη του βακτηρίου, γεγονός που είναι σημαντικό στις περιπτώσεις υπό ψύξη συντήρησης τροφίμων πλούσιων στο διπεπτίδιο
description: Growth of Listeria monocytogenes in foods under the influence of certain substances which are abundant and their presence has not yet been assessed, is the next step for the evaluation of microorganism behaviour, after monitoring the growth of the pathogen in laboratory media, and should be taken into account in predicting the risk of eating potentially contaminated food. Given the variety of protective effects of carnosine in eukaryotic systems and microbial cultures, and the possible protective effect of some peptides on growth of L. monocytogenes at cold temperatures, the effect of carnosine’s presence on the growth of L. monocytogenes was examined. At first, seven different strains of L. monocytogenes were tested for their behaviour during growth in chemically defined medium Modified Welshimer’s Broth (MWB), which was preferred as it offers repeatability and accuracy in its chemical composition. As method of monitoring bacterial growth the plate count was preferred, compared to optical density measurements. The Baranyi equation was found to be more suitable than Gompertz equation, to describe the experimental data and to calculate growth parameters of L. monocytogenes. The direct monitoring of L. monocytogenes growth with surface plate count from cultures at selected intervals in a rich, non-selective solid media revealed that strains of the pathogen follow a biphasic growth pattern in MWB at low temperatures. The kinetic growth parameters of the pathogen were determined as a function of the presence or not of carnosine in the substrate, the incubation temperature (4°C and 7°C), and the bacterial strain (three different strains of L. monocytogenes were selected). Carnosine assisted the growth of the microorganism, with a greater effect at the lower temperature. Specifically, at 4°C little growth in the absence of the dipeptide was observed, as opposed to when it was present. At 7°C, the microorganism grew irrespective of adding or not carnosine to the substrate, though the presence of carnosine affected the growth of the microorganism by altering the form of the growth curve or by increasing the growth rate and reducing the duration of the lag phase. Increasing the growth temperature led to faster growth rates, effect that was more evident in cultures that contained no carnosine. In conclusion, the addition of carnosine to the substrate resulted in changes in the kinetic parameters of growth, but also changed the growth curve of L. monocytogenes. The growth rate of L. monocytogenes in MWB in the absence of carnosine, during both first and second stage of the biphasic growth was similar to the growth rate of the microorganism in the presence of carnosine. The increase in the growth temperature resulted in higher growth rates, and this effect was more evident in cultures not containing carnosine. The Baranyi equation fitted well to the experimental growth data. The results of this study demonstrate the effect of carnosine in L. monocytogenes growth, especially when food rich in the dipeptide are concerned, which are stored even under refrigeration temperatures