Влияние лецитина и казеина на спектр антимикробной активности бактериоцинов молочнокислых бактерий, изолированных из азербайджанских сыров

Вісник Дніпропетровського університету. Біологія. Медицина. - 2011. - Вип. 2, т. 1. - С. 31-34. Visnyk of Dnipropetrovsk University. Biology. Medicine. - 2011. - Vol. 2, N 1. - P. 31-34.

УДК 514.315

С. Г. Гюльахмедов, Н. Ф. Гусейнова, Н. А. Абдуллаева, А. А. Кулиев

Бакинский государственный университет, Азербайджан

ВЛИЯНИЕ ЛЕЦИТИНА И КАЗЕИНА НА СПЕКТР АНТИМИКРОБНОЙ АКТИВНОСТИ БАКТЕРИОЦИНОВ МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ, ИЗОЛИРОВАННЫХ ИЗ АЗЕРБАЙДЖАНСКИХ СЫРОВ

Изучено влияние лецитина и казеина на спектр антимикробной активности бактериоцинов, выделенных из штаммов Lactobacillus paracasei spp. paracasei BN ATS 8w, Enterococcus faecium А5 и Lactobacillus rhamnosus FAZ 16m. В качестве пассивной культуры использованы Lactobacillus bulgaricus 340, Listeria innocua dP 80.11, Escherichia coli ATCC 23355, Enterococcus faecalis ATCC 1.144. При исследуемых концентрациях лецитин и казеин отрицательно влияли на активность бактерио-цинов. Эти факторы входят в состав большинства ферментированных продуктов.

С. Г. Гюльахмедов, Н. Ф. Гусейнова, Н. А. Абдуллаєва, А. А. Кулієв

Бакинський державний університет, Азербайджан

ВПЛИВ ЛЕЦИТИНУ ТА КАЗЕЇНУ НА СПЕКТР АНТИМІКРОБНОЇ

АКТИВНОСТІ БАКТЕРІОЦИНІВ МОЛОЧНОКИСЛИХ БАКТЕРІЙ, ІЗОЛЬОВАНИХ З АЗЕРБАЙДЖАНСЬКИХ СИРІВ

Досліджено вплив лецитину та казеїну на спектр антимікробної активності бактеріоцинів, виділених із штамів Lactobacillus paracasei spp. paracasei BN ATS 8w, Enterococcus faecium А5 і Lactobacillus rhamnosus FAZ 16m. Як пасивну культуру використано Lactobacillus bulgaricus 340, Listeria innocua dP 80.11, Escherichia coli ATCC 23355, Enterococcus faecalis ATCC 1.144. За дослідних концентрацій лецитин і казеїн негативно впливали на активність бактеріоцинів. Ці фактори входять до складу більшості ферментованих продуктів.

S. G. Gulahmedov, N. F. Huseynova, N. A. Abdullaeva, A. A. Kuliev

Baku State University, Azerbaijan

INFLUENCE OF LECITHIN AND CASEIN ON THE ANTIMICROBIAL ACTIVITIES OF BACTERIOCINS OF LACTIC-ACID BACTERIA, ISOLATED FROM AZERBAIJANI CHEESES

The influence of lecithin and casein on the antimicrobial activities of bacteriocins isolated from Lactobacillus paracasei spp. paracasei BN ATS 8w, Enterococcus faecium А5 and Lactobacillus rhamnosus FAZ 16m strains was studied. Lactobacillus bulgaricus 340, Listeria innocua dP 80.11, Escherichia coli ATCC 23355, Enterococcus faecalis ATCC 1.144 were used as target organisms. Used concentrations of lecithin and casein - 0.1 % and 1-5 g/L respectively - were antagonistic to the bacteriocins. These substances are constituents of most fermented products.

© С. Г. Гюльахмедов, Н. Ф. Гусейнова, Н. А. Абдуллаева, А. А. Кулиев, 2011

Введение

Молочнокислые бактерии продуцируют ряд биологически-активных веществ с антимикробными свойствами. Антагонизм МКБ в ферментированных продуктах ассоциируется с их метаболитами, такими как молочная и уксусная кислоты, перекись водорода или бактериоцины - молекулы пептидной природы [2; 4].

Секреция бактериоцинов внутри ферментированного продукта штаммами-про-дуцентами зависит от многих физико-химических и экологических факторов. Однако информация о взаимодействии бактериоцинов с ингредиентами пищи ограничена и касается только активности низина против клеток L. monocytogenes [7-9].

Цель настоящих исследований - оценить влияние лецитина и казеина на спектр антимикробной активности бактериоцинов молочнокислых бактерий, изолированных нами из Азербайджанских сыров [1; 6; 10].

Материал и методы исследований

В качестве пассивной культуры использованы Lactobacillus bulgaricus 340, Listeria innocua С1Р 80.11, Escherichia coli ATCC 23355, Enterococcus faecalis ATCC 1.144. Изолированные нами штаммы Lactobacillus paracasei spp. paracasei BN ATS 8w, Enterococcus faecium А5 и Lactobacillus rhamnosus FAZ 16m использовали как продуценты параказеицина 8w, энтероцина А5 и рамнозицина 16m соответственно.

Все организмы молочнокислых бактерий культивировали в модифицированной МРС среде [5]. В одном литре среда содержала: 10 г - триптон, 5 г - дрожжевой экстракт, 2 г - K2HPO4, 2 г - диаммониум-цитрат, 1 г - Твин 80, 0,1 г - MgSO47H2O, 0,05 г -MnSO4H2O, 20 г - глюкоза (все реактивы фирмы Merck, Darmstadt, Germany). После стерилизации среды значение рН в ней составляло 6,4-6,5. Молочнокислые бактерии выращивали в анаэробных условиях при +30 °С, все остальные штаммы - на качалке без остановки (200 об./мин) при +37 °С.

Активность бактериоцинов определяли путем реципрокного разбавления их растворов до проявления минимальной антимикробной активности (2 мм), обнаруженной методом диффузии, и выражали как ПЕ/мл.

Лецитин из яичного желтка (Serva, Heidelberg, Germany) и казеин (Sigma, Deisenhofen, Germany) растворяли в модифицированной (мМРС) среде и раствор стерилизовали путем фильтрации. Влияние каждых компонентов среды на активность бактериоцинов определяли отдельно при стандартных условиях. Влияние самих компонентов на рост пассивных культур определяли таким же путем без добавления бак-териоцина.

Результаты и их обсуждение

Составные компоненты ферментированных пищевых и кормовых продуктов самыми различными путями влияют на микроорганизмы, населяющие эти продукты. При этом они могут взаимодействовать с клеточной мембраной бактерий или же с их метаболитами [7; 8]. Антимикробная активность бактериоцина является результатом гидрофобных и электростатических взаимодействий этих амфифильных, положительно заряженных пептидов с клеточной мембраной пассивной культуры. Поэтому мы изучили влияние лецитина (как эмульгатора) и казеина на активность бактериоцинов против клеток пассивных культур, список которых приводится в методической части.

Добавление лецитина в концентрации 1 % приводит к полному исчезновению бактериоциновой активности против всех пассивных штаммов (табл. 1). Лецитин в концентрации 0,1 % понижает активность бактериоцина против L. bulgaricus 340 на

45-63 %. Ингибирование бактериоциновой активности в аналогичных концентрациях по отношении клеткам другого пассивного штамма - клеток Listeria innocua С1Р 80.11 носило более интенсивный характер (59-76 %). По-видимому, устойчивость клеток второго пассивного штамма к влиянию изученных бактериоцинов больше по сравнению с клетками L. bulgaricus 340.

Таблица 1

Влияние лецитина на относительную антимикробную активность параказеицина 8w, энтероцина А5 и рамнозицина 16m

Бактериоцины Lactobacillus bulgaricus 340 Listeria innocua С1Р 80.11

0,1 % лецитина 1,0 % лецитина 0,1 % лецитина 0,5 % лецитина 1,0 % лецитина

Параказеицин 8w 0,55* 0 0,41 0,11 0

Энтероцин А5 0,32* 0 0,22 0,05 0

Рамнозицин 16m 0,37* 0 0,24 0,01 0

Примечание: * - относительная активность (активность бактериоцинов в стандартных условиях равна 1, рН 6,5).

Степень угнетения активности изученных бактериоцинов (параказеицина 8^^ энтероцина А5 и рамнозицина 16т) казеином зависела от видового разнообразия пассивных культур (табл. 2). Если активность бактериоцина против Е. faecalis АТСС 1.144 была понижена в присутствии 1 г/л казеина на 60 %, то по отношению к Е. свИ АТСС 23355 такой ингибирующий эффект казеина был достигнут концентрацией 10 г/л. Необхадимо отметить, что выбор таких концентраций лецитина и казеина не является случайным. Его количество в яичном желтке составляет 6 %, а в состав молока входит около 0,5 % фосфолипидов [2; 8].

Таблица 2

Влияние лецитина на относительную антимикробную активность параказеицина 8w, энтероцина А5 и рамнозицина 16m

Бактериоцины Escherichia coli ATCC 23355 Enterococcus faecalis ATCC 1.144

1 г/л казеина 5 г/л казеина 10 г/л казеина 0,1 г/л казеина 1 г/л казеина 10 г/л казеина

Параказеицин 8w 0,95* 0,51 0,50 1,00 0,71 0,51

Энтероцин А5 0,98* 0,62 0,55 0,82 0,66 0,65

Рамнозицин 16m 1,00* 0,72 0,72 0,98 0,54 0,50

Примечание: см. табл. 1.

По литературным данным, нейтральные эмульгаторы, такие как монолаурин, моноолеат и Твин-80 стимулируют активность низина [3; 9]. Однако соединения с ам-фотерными свойствами, например лецитин, даже в низких концентрациях (0,1 %) угнетают его активность [4]. Это обстоятельство объясняется тем, что низин с амфотер-ной фосфолипидной молекулой образует стабильный комплекс. Результаты влияния лецитина на бактериоцины, представленные в наших опытах, хорошо корреллируют с этими данными.

Защитный эффект казеина к влиянию бактериоцинов в ранних работах не встречается. Причиной наблюдаемого в наших опытах снижения антимикробной активности бактериоцинов в присутствии казеина может служить их взаимодействие с казеином, который является амфифильной молекулой, содержащей отрицательный заряд и гидрофобный домен.

Выводы

Добавление лецитина в концентрации 1 % приводит к полному исчезновению бактериоциновой активности против всех пассивных штаммов. Лецитин в концентра-

33

ции 0,1 % понижает активность бактериоцина против Lactobacillus bulgaricus 340 на 45-63 %, против Listeria innocua QP 80.11 - на 59-76 %.

Степень угнетения казеином активности параказеицина 8w, энтероцина А5 и рамнозицина 16m против E. faecalis ATCC 1.144 понижается в присутствии 1 г/л казеина на 60 %. Против E. coli ATCC 23355 такой ингибирующий эффект казеина достигнут концентрацией 10 г/л.

Полученные результаты углубляют наши знания о механизме влияния бакте-риоцинов на пассивные культуры в целом.

Библиографические ссылки

1. Выделение и характеристика бактериоциноподобных ингибиторных веществ молочнокислых бактерий, изолированных из азербайджанских сыров / С. Г. Гюльахмедов, Н. Ф. Абдуллаева, Н. Ф. Гусейнова и др. // Прикладная биохимия и микробиология. - 2009. - Т. 45, № 3. -

С. 297-303.

2. Abee T. Bacteriocins: Modes of action and potentials in food preservation and control of food poisoning / T. Abee, L. Krockel, C. Hill // Int. J. Food Microbiol. - І995. - Vol. 28. - P. І69-І85.

3. Nisin compositions for use as enhanced, broad range bacteriocins / P. Blackburn, J. Polack, S. Gusik, S. D. Rubino, inventors; Applied Microbiology Inc., assignee. І989. - International patent application number PCT/US89/02625. - International publication number W089/12399.

4. Bacteriocins: Safe, natural antimicrobials for food preservation / J. Cleveland, T. J. Montville, I. F. Nes, M. L. Chikindas // Int. J. Food Microbiol. - 200І. - Vol. 7І. - P. І-20.

5. De Man J. C. A medium for the cultivation of lactobacilli / J. C. De Man, M. Rogosa, M. E. Sharpe // J. Appl. Bacteriol. - І960. - Vol. 23. - P. І30-І35.

6. Characterization of bacteriocin-like inhibitory substances (BLIS) from lactic acid bacteria isolated from traditional Azerbaijani dairy products / S. G. Gulahmadov, B. Batdorj, M. Dalgalarrondo et al. // Europ. Food Rec. Technol. - 2006. - Vol. 224. - P. 338-345.

7. Henning S. New aspects for the application of nisin to food products based on its mode of action / S. Henning, R. Metz, W. P. Hammes // Int. J. Food Microbiol. - І986. - Vol. 3. - P. І35-І4І.

8. Antimicrobial activity of bacteriocin-producing cultures in meat products / M. Hugas, B. Neumeyer, F. Pages et al. // Fleischwirtschaft. - І996. - Vol. 76. - P. 649-652.

9. Jung D.-S. Influence of fat and emulsifiers on the efficacy of nisin in inhibiting Listeria monocytogenes in fluid milk / D.-S. Jung, F. W. Bodyfelt, M. A. Daeschel // J. Dairy Sci. - І992. -Vol. 75. - P. 387-393.

10. Phenotypic and genotypic characterization of non-starter lactic acid bacteria from homemade Azerbaijani dairy products / A. Terzic-Vidojevic, S. G. Gulahmadov, M. Vukasinovic et al. // African J. Biotechnol. - 2009. - Vol. 8 (ІІ). - P. 2576-2588.

Надійшла до редколегії 31.01.2011