Phân loại bacteriocin Ứng dụng bacteriocin trong bảo quản thực phẩm Bacteriocin

Bacteriocin
Phân loại bacteriocin
Ứng dụng bacteriocin trong bảo
quản thực phẩm


Phân loại bacteriocin
Nhóm
Nhóm I
(Lanbiotics)

Phân nhóm
A(I)
A(II)
B

Nhóm II

IIa
IIb
IIc

Đặc điểm
Dài, có tính cation, hoạt động trên màng tế bào, tích
điện – hoặc + nhẹ
Dài, có tính cation, hoạt động trên màng tế bào, tích
điện – hoặc + cao
Dạng hình cầu, ức chế hoạt động của các enzym
Kích thước nhỏ (<10KDa), bền nhiệt (100 oC đến
120oC), là peptide không chứa lanthionine, hoạt động
trên màng tế bào

Peptides hoạt động trên Listeria với –Y–G–N–G–V–X–
C– gần đầu chứa gốc amin
Bcacteriocin có hai peptide
Các bacteriocin khác

Nhóm III

Kích thước lớn (>30KDa), kém bền nhiệt

Nhóm IV

Bacteriocin phức hợp: protein với lipid và/hoặc với
carbohydrate


Bacteriocin nhóm I
 Lanbiotics:

chứa các axit amin thường khơng
tìm thấy trong tự nhiên (lanthionine và βmethyllanthionine)
 Cac axit min này sinh tổng hợp bằng những
biến dị sau quá trình dịch mã
 Là các peptide tương đối dài, có thể đến 34
gốc axit amin
 Kích thước <5kDa


Bacteriocin nhóm I

Nisin
 Rogers

và cộng sự, 1927: phát hiện ra nisin
 Được thương mại hóa và sử dụng tại trên 40
nước
 Ký hiệu E234
 Có tính kháng gần hết các vi khuẩn lactic, S.
aureus, L. monocytogenes, tế bào sinh
dưỡng Bacillus spp., Clostridium spp., ngăn
chặn sự nảy mầm của bào tử của các loài
Bacillus và Clostridium


Nisin: cơ chế kháng khuẩn








Màng nguyên sinh chất là đích đầu tiên của nisin
E.coli và các vi khuẩn G- khác thường bị nisin tác
động nếu màng tế bào đã bị phá hủy bởi một số
chất khác
Nisin ức chế sinh tổng hợp peptidoglycan  nisin
tương tác với các tiền chất lipid I và lipid II
Nisin có khả năng tạo lỗ trên các tế bào

Nisin sử dụng tiền chất lipid II như phân tử trung
gian (docking molecule) để tạo lỗ
Các chất nội bào: amino acids and ATP đi ra ngoài
theo các lỗ nhỏ,ngăn cản sinh tổng hợp các hợp
chất (AND, ARN, và protein)


Lanbiotics: cơ chế kháng
khuẩn



Hechard, Yann Sahl, Hans-Georg
(2002). Mode of action of modified
and unmodified bacteriocins from
Gram-positive bacteria. Biochimie
84(5-6), pp545-557.


Nisin
 Nisin

được tìm thấy có khả năng kích thích
q trình tự phân của những tế bào
Staphylococcus nhạy cảm
 Nisin tích điện dương có khả năng hoạt hóa
hai loại enzym thủy phân màng tế bào (Nacetylmuramoyl-L-alanine amidase và Nacetylglucosaminidase) dẫn đến quá trình tiêu
hủy màng tế bào
 Vi khuẩn sinh ra nisin có khả năng tự bảo vệ
mình trước nisin

Bacteriocin nhóm II






Kích thước nhỏ; <10kDa
Khơng chứa lanthionine, hoạt động trên màng tế
bào
Phổ kháng khuẩn tương đối hẹp
Chia làm 3 phân nhóm:





IIa lớn nhất, có chứa trình tự amin YGNGVXC, hoạt tính
kháng Listeria (vd: leucocin A, pediocin PA-1)
IIb: dipeptide (vd: lactacin F, lacticin 3147)
IIc: các bacteriocin còn lại (vd: lactococcin A, plantaricin A)


Bacteriocin nhóm IIa


Bacteriocin nhóm IIa

Bacteriocin nhóm IIb


Bacteriocin nhóm IIc


Phân nhóm IIa
 Nhóm

có ứng dụng cơng nghiệp rộng rãi nhất
 Có khả năng kháng Listeria, phổ hẹp, khơng
kháng những vi khuẩn có lợi hoặc chủng khởi
động
 Cần có phân tử đặc hiệu trên màng tế bào vi
khuẩn đích để bám vào
 Pediocin-like bacteriocin


Pediocin PA-1
 Trước

đây là pediocin AcH
 Sinh ra bởi Pediococcus acidilactici
 Pediococcus thường tìm thấy trong rau quả
và thịt, ít có trong sữa.
 Áp dụng trong sữa dạng chế phẩm pediocin
khơng có vi sinh vật

Phân nhóm IIa: cơ chế tác
dụng
 Làm

giảm ATP nội bào
 Khơng thấy có hiện tượng dịch bào chảy ra
ngồi do lỗ tạo thành tương đối nhỏ so với
nhóm I
 Sự giảm ATP được cho là do nhu cầu ATP
của vi khuẩn lactic để duy trì lực vận chuyển
proton
 Tế bào khơng thể sinh tổng hợp ATP bởi vì
phosphat bị “rửa trôi”


Bacteriocin nhóm III
 Nhóm

III bacteriocins tương đối lớn (30 kDa),
là protein không bền nhiệt
 Bao gồm enzymes ngoại bào (hemolysins
and muramidases) có thể bắt chước hoạt
động sinh lý của bacterioncin
 Bacteriocins nhóm III hầu như mới được
phân lập từ giống Lactobaccillus


Bacteriocin nhóm III

Phương pháp nghiên cứu hoạt
tính kháng khuẩn


Phương pháp cấy
chấm điểm (spot
method, overlay agar)






Dùng que cấy chấm
điểm trên bề mặt thạch
hoặc nhỏ 1 giọt canh
trường
Đổ thạch có chứa vi sinh
vật chỉ thị lên trên
Ni cấy và quan sát
vịng kháng khuẩn


Phương pháp nghiên cứu hoạt
tính kháng khuẩn


Phương pháp đục lỗ
thạch (well-diffusion
method)









Cấy vsv chỉ thị cùng môi
trường thạch, đổ đĩa
Đục lỗ, nhỏ dịch nuôi cấy
đã loại tế bào vi khuẩn
Nuôi cấy và quan sát
vòng kháng khuẩn
Dùng để kiểm tra bản
chất chất có hoạt tính


Phương pháp nghiên cứu hoạt
tính kháng khuẩn


Dùng dịch ni cấy: loại dần các nguyên nhân
kháng khuẩn và thử trên đĩa thạch với vi sinh vật chỉ
thị






Trung hòa pH
Dùng catalase loại H2O2
Dùng các enzym protease để kiểm tra bản chất protein

Nuôi vi sinh vật chỉ thị trong dịch nuôi cấy đã loại bỏ
vi khuẩn lactic, đếm tế bào (đo độ đục, nuôi cấy trên
đĩa thạch và đếm khuẩn lạc,…)


Phương pháp nghiên cứu hoạt
tính kháng khuẩn
 Nhuộm

vi sinh vật chỉ thị bằng
carboxyfluorescein diacetate
 Đo huỳnh quang bằng máy đo dịng chảy tế
bào
 Nếu có chất kháng khuẩn tạo lỗ ở màng tế
bào  các chất huỳnh quang sẽ chảy ra
ngoài  giảm sự phát huỳnh quang
 Sử dụng vi sinh vật chỉ thị có gắn gen nhạy
với ánh sáng, đo độ hấp thụ quang


Phương pháp thu nhận và tinh
chế bacteriocin
 Nuôi

cấy vi sinh vật, thu nhận dịch nuôi cấy

chứa bacteriocin thô


Điều chỉnh pH để tăng hiệu suất thu hồi
bacteriocin thô

 Kết

tủa bằng sulfat amôn, làm sạch tăng
nông độ
 Dùng các phương pháp sắc ký để làm sạch


Các chất ức chế sự bám dính
 Nhiều

lồi thuộc giống Lactobacillus và
Bifidobacterium có khả năng ngăn chặn sự
bám dính của vi sinh vật gây bệnh trên bề
mặt
 Bản chất chất ức chế chưa được nghiên cứu
nhiều
 Chất hoạt động bề mặt (surlactin),
glycoprotein, glycolipid