Hoạt tính kháng khuẩn của Nisin và ứng dụng trong bảo quản thực phẩm

Trường ĐH Nơng Lâm
Tp.HCM
Khoa Cơng Nghệ Thực Phẩm

Hoạt tính kháng
khuẩn của Nisin và
ứng dụng trong bảo
quản thực phẩm
GVHD: Vũ Thị Lâm An


Các thành viên nhóm:
1) Lê

Thị Thanh Thúy
2) Nguyễn Thị Huỳnh Giao
3) Đào Thị Tuyết Minh
4) Huỳnh Tống Lệ Hải
5) Võ Thị Tinh Quy
6) Huỳnh Thị Lợi
7) Nguyễn Thị Ngọc Nhân


I. Lịch sử phát triển Nisin


II. Khái niệm


Nisin là một bacteriocin, có bản chất là
một peptide kháng khuẩn đa vòng, chứa

34 acid amin, được tổng hợp bởi một
nhóm vi khuẩn Gram dương thuộc lồi
Lactococcus và Streptococcus (Lubelski
et al. 2008; De Arauz et al. 2009).
+ Công thức phân tử: C143H230N42O37S7
+ Khối lượng phân tử: 3.354,07 g/mol


Cấu

trúc của Nisin


CẤU TRÚC CỦA NISIN


III. Phân loại
Gồm 2 loại:
Biến thể tự nhiên: được xác định từ

một loạt các sinh vật taxonomically
biệt lập từ một phạm vi rộng lớn của
môi trường.
Biến

thể biến đổi gen: phát triển để
nâng cao hiệu quả và tính ổn định của
nisin trong điều kiện sinh lý khác nhau,
và để tăng cường các tính dược động
học của nó cho một loạt các ứng dụng

sinh học


Biến

thể tự nhiên: Nisin A,

nisin Z, nisin F, Nisin Q, Nisin U,
nisin U2, nisin H, nisin P
Biến

thể biến đổi gen: Nisin

Z N20K và M21K , nisin A K22T,
A N20P, A M21V, A K22S, S29A,
S29D, S29E và S29G


Cấu trúc peptide của các
Nisin



VI. Sản xuất Nisin:
1. Sinh tổng hợp Nisin:
a. Di truyền học :
 Các gene mã hóa cho việc sản xuất
Nisin :
+ Gen cấu trúc mã hóa các prenisin.
+ Gene miễn dịch

+ Gene mã hóa ABC-transporter
+ Gene điều hịa HPK


Bước 1: Sinh tổng hợp phân tử tiền bacteriocin.
Bước 2: Phân tử tiền bacteriocin bị biến đổi bởi Lan
B, Lan C
màng bởi hệ thống vận chuyển ABC Lan
T,đồng thời được biến đổi bởi Lan C để phóng thích
phân tử bacteriocin trưởng thành.

Con
đường
sinh tổng
hợp

Bước 3: Histidine protein kinase (HPK) cảm ứng sự
hiện diện của bacteriocin và tự phosphoryl hóa.
Bước 4: Nhóm phosphoryl hóa (P) được chuyển qua
nhân tố đáp ứng điều hòa (response regulator – RR).
Bước 5: Nhân tố RR hoạt hóa sự phiên mã của các
gene được điều hịa.
Bước 6: Sự hiện diện của bacteriocin cảm ứng hoạt
động tự miễn của tế bào sản xuất. sự tự miễn được
điều khiển bởi các protein miễn dịch Lan I, protein vận
chuyển ABC và Lan FEG.


b. Biến đổi sau dịch mã của
Nisin:

Nisin được phiên mã tạo thành
một prenisin bất hoạt có khoảng
57 amino acids, bao gồm: leader
peptide dài 23 amino acids và
propeptide dài 34 amino acids.
2. Lên men vi sinh vật


Quy trình sản xuất Nisin:
Mơi trường lên
men

Xử lí
Lên men
Dịch sau lên men

Hấp phụ tế bào
Thu hồi Nisin


a. Nguồn vi sinh vật: Chủng
Lactococcus lactic 145 có đặc tính sử
dụng sacaroza làm nguồn cacbon là
một đặc điểm quan trọng được lựa
chọn.
b. Mơi trường: Mơi trường CM có
nguồn cacbon là sacarose cho năng suất
sinh tổng hợp nisin của chúng tốt hơn so
với môi trường MRS và M17.

c. phương pháp thu hồi Nisin
Phương pháp kết tủa bằng sunphat
amon

Phương pháp hấp phụ - phản
hấp bằng sinh khối Lactococcus
lactis


VI. Hoạt tính kháng khuẩn
1. Sự tương tác của nisin với màng
sinh học:
Nisin chủ yếu là hoạt động chống lại vi
khuẩn Gram dương
Nisin chống lại các vi khuẩn Gram âm
như Escherichia coli và Salmonella.(khi
kết hợp với hóa chất)


Ethylenediamine
tetraacetic
acid
(EDTA) có thể làm tăng tác dụng ức chế
của một số chất kháng khuẩn như nisin,
giúp chống lại các vi khuẩn Gram âm
Khi nisin, carvacrol và EDTA được kết
hợp, sự tăng trưởng của S. Typhimurium
bị ức chế ở 4 ° C và 37 ° C
Các màng sinh chất vi khuẩn là mục tiêu

cho nisin và nisin giết chết các tế bào
bằng cách hình thành lỗ.


2. Sự tương tác của nisin với hệ
thống mơ hình màng


Gồm 2 cơ chế:
a. Sự hình thành lỗ của Nisin
Bước 1: Nisin liên kết với đầu C thông
qua các tương tác tĩnh điện với các lipid
anion (các lipid có tính axit và mang điện
tích âm, như phosphatidylglycerol)
Bước 2: Sự gắn kết nisin vào màng tế
bào.


Bước 3: Hình thành lỗ của nisin


Mơ hình “barrel-stave”.


Bước 4: phần bên phải đại diện cho
các tình huống khi phospholipid là thành
phần tác động của các lỗ và sự di
chuyển của toàn bộ peptide.

b. Ức chế thành tế bào sinh
tổng hợp
Bằng cách ngăn chặn kết hợp
của lipid II vào chuỗi peptidoglycan.


Tổng hợp Peptidoglycan