עיין במאמר בנושא Bacteriocin המיוצר על ידי חומצה לקטית חיידקים-פרוביוטיקה

אוקטובר 2, 2021 0 Comments

בקטריוצינים הם פפטידים אנטי -מיקרוביאליים מסוכנים בריבוזומלית המיוצרים על ידי מיקרואורגניזמים השייכים לענפים טקסונומיים שונים של חיידקים. בקטריוצינים התגלו לראשונה בשנת 1925 על ידי אנדרה גרנטיה שצפה כי צמיחתם של כמה זני E. coli מעוכבת בנוכחות תרכובות אנטיבקטריאליות שאותן כינה קוליצין V ששוחרר לתווך על ידי E.coli V (זנים ארסיים). בקטריוצינים הם תרכובות פעילות קרום קטוניות קטנות היוצרות נקבוביות בתא המטרה, משבשות את פוטנציאל הממברנה וגורמות למוות של תאים. ייצור פפטידים קטנים קטיוניים בעלי פעילות אנטיבקטריאלית היא אסטרטגיית הגנה המצויה לא רק בחיידקים, אלא גם בצמחים ובעלי חיים. מגאינים, קקרופינים ודפנסינים הם תאונינים מן החי הם פפטידים אנטי -מיקרוביאליים צמחיים. Bateriocins מסווגים לארבע קבוצות 1) אנטיביוטיקה המכילה חומצת אמינו יוצאת דופן לאחר שינוי תרגום כגון dehydro alanine, dehydro butirine lanthionine או methyl lanthionine (lantibiotic) 2) אנטיביוטיקה המכילה לפחות גשר דיסולפידי אחד חיוני לפעילותם (ציסטיביוטיקה). 3) מתחבר עם שאריות SH בודדות שצריכות להיות בצורה מופחתת כדי שהאנטיביוטיקה תהיה פעילה (תיולביוטיקה) 4) אנטיביוטיקה ללא שאריות ציסטאין.

בקטריוצינים מיוצרים במהלך שלב הצמיחה האקספוננציאלית הטרום -מוקדמת ומגיעים לרמה מקסימלית בשלב הנייח המאוחר. צמיחה מעבר לשלב הנייח מביאה לירידה בפעילות החיידקים. ירידה זו יכולה לנבוע מפעילותו של פרוטאזאז אנדוגני תאי נוסף המושרה בשלב הגדילה. רוב החיידקים הקטנים פעילים בטווחי pH רחבים (3-9). יציבות החום שלהם היא תכונה מרכזית נוספת של בקטריוצינים בעלי משקל מולקולרי נמוך. הדפוס המורכב של הקשר הדו -מולקולרי מונוסולפיד ודיסולפיד מסייע בייצוב המבנה המשני על ידי הפחתת מספר המבנים האפשריים שנפרשו. הגנים המקודדים לייצור חיידקים וחסינות מאורגנים בדרך כלל באשכולות אופרון. אשכול גנים של בקטריוצין יכול להיות ממוקם בכרומוזום, כמו במקרה של סובטילן, בפלמיד במקרה של דיברגין A, או טרנספונים כמו במקרה של ניסין.

רוב הבקטריוצינים מסונתזים כפפטיד קדם פעיל שאינו פעיל מבחינה ביולוגית הנושא פפטיד מנהיג מסוף N המחובר לפרופטיד המסוף C. נמצא כי לבקטריוצינים יש ספקטרום מעכב רחב כלפי קלקול מזון מסוג גרם חיובי וגם גרם שלילי וחיידקים פתוגניים. לבקטריוצין אין השפעה מעכבת על האורגניזם עצמו. בסביבת תסיסה מעורבת, ייצור בקטריוצינים עשוי להוכיח יתרונות לאורגניזם המייצר לשלוט באוכלוסיית החיידקים. בקטריוצינים מיוצרים כאשר חומרים מזינים זמינים לפעילות מטבולית. ניתן להשיג ייצור מקסימלי של בקטריוצין על ידי השלמת אמצעי תרבות עם גורמים מגבילים גדילה כגון סוכרים, ויטמינים, מקור חנקן, על ידי ויסות ה- pH או על ידי בחירת אמצעי התרבות המותאם ביותר.

בקטריוצינים מיוצרים על ידי זנים שונים של חיידקים, למשל. אקטגרדין מ- Actinoplane spp., Cinnamycin מ- Streptomyces cinnamoneus. Subtilin מ Bacillus sbtilin. אפידרמין מ- Staphylococcus epidermidis, Carnobacteriocin A מ- Carnobactericum piscicola. קוליצינים ומיקרוצינים מסוג חום יציבים בחום שאינם לנטיביוטיים מיוצרים על ידי חיידקים שליליים גרם המשתייכים לאורגניזמים Enterobacteriaceae. קוליצינים הם בקטריוצינים המיוצרים על ידי E. coli. הם הבקטריוצין הראשון שהתגלה ומציג את פעילותם החיידקית על ידי אינטראקציה עם קולטני קרום ספציפיים. למיקרוצינים יש דמיון מבני עם בקטריוצינים מסוג II.

לקטובצילוס

Lactobacillaceae היא משפחה אחת מבין חיידקים בצורת מוט חיובי, שאינם יוצרי נבג, שהם פקולטטיביים או אנאירוביים למהדרין. הוא מורכב מהסוג לקטובצילוס. הלקטובצילים הם מיקרואורגניזמים לא מוטליים בצורת מוט, הנמצאים בכל מקום בטבע וניתן למצוא אותם בבני אדם, בעלי חיים, מוצרי יומן שונים, משקאות מותססים וצמחים. הלקטובצילי הם חברים בקבוצה עם השם הנפוץ של חיידקי חומצה לקטית (LAB). המורפולוגיה של לקטובצילים משתנה ממוטות ארוכים, מעט סהריים, עד לקוקובצילי. המושבות במדיום אגר הן בדרך כלל קטנות עם שוליים שלמים, קמורות, חלקות, נוצצות ואטומות ללא פיגמנטים. הם שליליים קטלאזיים, הפחתת חנקות היא חריגה ביותר, ג'לטין שאינו נוזלי, אינדול ו- H2S אינם מיוצרים ואינם המוליטיים. לקטובצילים הם אורגניזמים קפדניים במיוחד המותאמים לחומרים אורגניים מורכבים. לקטובצילים גדלים בצורה הטובה ביותר בחומרים חומציים קלים עם pH ראשוני של 6.4 – 4.5. הצמיחה מפסיקה כאשר מגיעים ל- pH 4.0 – 3.6. רוב הלקטובצילים גדלים בצורה הטובה ביותר בטמפרטורה מזופילית עם גבול עליון של סביב 40 ​​מעלות צלזיוס

לקטובצילי הם טפילים נפוצים של חוליות וחיות חסרות חוליות. הם נמצאים בתעלת מזון; נרתיק, עששת, שנמצא גם בצואה, לקטובצילים באמצעות האינטראקציה האנטגוניסטית עם חיידקים פתוגניים שומרים על המערכת האקולוגית בנרתיק במצב בריא. Lactobacillus acidophilus ו- Lactobacillus casei המתקבלים מדגימות שופכה נמצאו פעילים נגד E. coli, Enterococcus fecalis, N. Gonorrhoeae, Enterococcus faecim. הלקטובצילי נמצא גם במקורות אחרים כגון מוצרי יומן, מוצרי בשר, ביוב, בירה, פירות ומיצי פירות, מחית וירקות כבושים.

סביר להניח שיימצאו מיני הרגלים

מוצרי גבינה ויומן L.brevis

L.caesi

L.plantarum

L.delbrueki

מוצרי בשר יינות ומיצי פירות L.brevis

L.fermentum

L. trichodes

המעי האנושי L.casei

L.plantarum

בקרב חברי חיידקי החומצה לקטית הלקטובצילים מורכבים מקבוצות מגוונות של מינים הטרופרמטיביים והומפורמטיביים המבוססים על תוצרי קצה התסיסה שלהם. המינים הטרופרמטיביים מייצרים חומצת חלב וכמויות משמעותיות של מוצרים אחרים כגון CO2, אתנול, חומצה אצטית וחומצה פורמית. המינים ההומפורמטיביים מתסיסים סוכר בעיקר לחומצה לקטית. מאפיינים שהופכים את הלקטובצילי למאכל חשוב הם יכולתם לתסוס סוכרים בייצור כמות ניכרת של חומצה לקטית, מה שמאפשר להשתמש בהם בייצור מוצרי יומן או בייצור חומצה לקטית תעשייתית אך כתוצאה מכך הידרדרות של חלק מהחומצה. מוצרים למשל:- יין או בירה. ייצור גז ומוצרים נדיפים אחרים על ידי מינים הטרו -פרגמנטיים פוגע זמן מה באיכות המזון. חוסר יכולתם לסנתז את רוב הויטמינים גורם להם לא להיות מסוגלים לצמוח היטב במזון דל בוויטמינים. עמידות החום או המאפיינים התרמודוריים של רוב הטמפרטורה הגבוהה. Lactobacilli, מאפשרים להם לשרוד פסטור או תהליכי חימום אחרים.

חיידקי חומצה לקטית מייצרים מגוון חומרים אנטיבקטריאליים, כולל חומצות אורגניות, דיאצטיל, H2O2 ובקטריוצינים. בקטריוצינים הם מתחמי חלבון או חלבון עם פעילות חיידקית המכוונת נגד מינים הקשורים קשר הדוק לחיידק המייצר. יתרון חשוב של בקטריוצינים על פני אנטיביוטיקה קלאסית הוא שהאנזים העיכול הורס אותם. עובדה זו מעידה כי בליעת תרכובות אלה לא תשנה את האקולוגיה של מערכת העיכול. מספר סוגים של בקטריוצינים מחיידקי חומצה לקטית הקשורים למזון זוהו ומאופיינים מהם החשובים הם ניסין מ- Lactococcus lactis, Acidocin מ- Lactobacillus acidophiius, Plantaricin A מ- Lactobacillus plantarus, Gassericin A מ- Lactobacillus gasseri.

ניסין הוא חיידק המיוצר על ידי זנים מסוימים של L. lactis sub sp lactis. בשל הספקטרום המעכב הרחב שלו עם פעילות מיקרוביאלית גבוהה ויציבותו הגבוהה ב- pH נמוך וטמפרטורה גבוהה, ניסין משמש כחומר משמר במזון במדינות רבות. לניסין אין השפעה על חיידקים שליליים, שמרים ועובש, רק חיידקים חיוביים גרם מושפעים וסוג זה כולל חיידקי חומצה לקטית פתוגנים צמחיים כגון ליסטריה, סטפילוקוקוס, מיקובקטריום וחיידקים יוצרי נבגים. בזילוס וקלוסטרידיום. נבגי הבצילים והקלוסטרידיה רגישים יותר לניסין מאשר התאים הצמחיים שלהם.

ניסן את הפעולה הלנטיביוטית הקטיונית על ידי שיוך האלקטור סטטית לפוספוליפידים הממברנים הטעונים שלילית, המעדיפים אינטראקציה לאחר מכן של שאריות הידרופוביות בקטריוציניות עם ממברנות הציטופלזמה. האינטראקציה בין החלק ההידרופובי של ניסין לקרום היעד החיידקי יוצרת תעלות יוניות לא ספציפיות. היווצרות נקבוביות מפחיתה את נוכחותם של קטיונים דו -ערכיים (Mg²+ או Ca²+) מכיוון שהם מנטרלים את המטען השלילי של פוספוליפידים המפחיתים את נזילות הממברנה. הנקבוביות מאפשרות זרימה פסיבית של יונים (K+ ו- Mg²), חומצות אמינו (חומצה גלוטמית, ליזין) ו- ATP, אך לא של חלבונים ציטופלסמיים גדולים יותר, מה שמניב פוטנציאל ממברנה והתפוגות כוח המניע של הפרוטון ומוות תאים לאחר מכן. לקטוצין הוא בקטריוצין המיוצר על ידי L. helveticus, שהשפעתו בקטריוסטטית ונספגת באותה מידה לתאים רגישים ועמידים, וכתוצאה מכך מסתיימת סינתזת החלבון. לקטיצין המיוצר על ידי Lactococcus lactis הוא לנטיביוטי המורכב משני מרכיבים, 2 פפטיד המכונה lac 1 ו- lac 2 שני המרכיבים נדרשים לפעילות אנטגוניסטית מלאה הנובעת מהיווצרות נקבוביות ספציפיות ליונים בקרום תא המטרה החיובי.

הצרכנים היו מודאגים בעקביות מהשפעות בריאותיות שליליות אפשריות מהנוכחות של תוספים כימיים במזונותיהם. כתוצאה מכך הצרכנים נמשכים למאכלים טבעיים וטריים ללא תוספת חומרים משמרים כימיים. תפיסה זו יחד עם הביקוש הגובר למזונות מעובדים במינימום עם חיי מדף ארוכים ונוחות עוררה עניין מחקרי במציאת חומרים משמרים טבעיים אך יעילים. חומר משמר ביולוגי מתייחס לשימוש במיקרואורגניזם אנטגוניסטי או במוצרים המטבוליים שלהם כדי לעכב או להרוס מיקרואורגניזם לא רצוי במזון ולהגביר את בטיחות המזון ולהאריך את חיי העצמי.

שלוש גישות נפוצות ביישום של בקטריוצין לצורך הזמנת ביו של מזון.

1) חיסון מזון עם LAB המייצרים בקטריוצין במוצרים. היכולת של LAB לגדל את התוצרת בקטריוצין I המוצר היא קריטית לשימוש מוצלח.

2) הוספת בקטריוצין מטוהר או מטוהר למחצה כשימור מזון.

3) שימוש במוצר שהותסס בעבר עם זן מייצר בקטריוצין כמרכיב בעיבוד מזון.

ניסין וסקאצין משמשים לשימור הבשר. הלקטוצין מעכב את צמיחת L.monocytogenes בבשר טחון. ניתן להשתמש בניסין כדי לפתור את הבעיה של טיהור הפרשות של חיות משק וחקלאות, מים, שימור מזון ביולוגי וטיפול בדלקת השד. חיי חייו של ניסין המכילים גבינה מפוסטרת היו גדולים יותר מזה של גבינת הביקורת. ניסין מפחית את מספר L. monocytogenes, S.sureus ונבגים המומים בחום של C. sporogenes ו- C. tyrobutyricum. לקטיצין, ספקטרום רחב של 2 מרכיבי בקטריוצין המיוצר על ידי L.lactis subsp lactis משמש לשליטה באיכות גבינת צ'דר על ידי הפחתת אוכלוסיית LAB מתחילה במהלך ההבשלה. ניתן ליישם חיידקים בטכנולוגיית מכשולים, המנצלת את הסינרגיות של טיפול משולב כדי לשמר מזון ביעילות רבה יותר. למשל בקטריוצינים אינם פעילים באופן כללי כנגד חיידקים שליליים גרם. החיידקים הגראם שליליים הופכים רגישים לבקטריוצין אם תכונות מחסום החדירות של הממברנה החיצונית שלהם נפגעות. סוכני chelating כגון EDTA יכולים לקשור יוני מגנזיום היוצרים את שכבת הליפופוליסכריד ולשבש את הממברנה החיצונית של חיידקים שליליים ובכך לאפשר לבקטריוצין לקבל גישה לקרום הציטופלסמי.

שילוב של בקטריוצין בסרטי אריזה לבקרת קלקול מזון ואורגניזם פתוגני היווה תחום מחקר פעיל בעשור האחרון. סרטי אריזה מיקרוביאלית מונעים צמיחה מיקרוביאלית על פני המזון על ידי מגע ישיר של האריזה עם פני השטח של מזונות כגון בשר וגבינה.

מחקרים אינטנסיביים בעשור האחרון קידמו מאוד את בסיס הידע שלנו על בקטריוצינים. יש צורך בעבודה נוספת להבנה מלאה של המנגנון המולקולרי, המבנה, התפקוד, הקשר ומנגנון הפעולה של הבקטריוצינים. המחקר בתחום זה הוא קריטי ליישומים יעילים של בקטריוצינים ויעזור לפתח שיטות להנדסה גנטית של בקטריוצינים עם פעילות טובה יותר, מסיסות ויציבות.



Source by Soumya TV Arun

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.