Биологические
науки / 6.Микробиология
К.т.н. Бабич О.О.
ФГБОУ ВПО «КемТИПП»
Аспирант Зимина М.И.
ФГБОУ ВПО «КемТИПП»
К.т.н. Сухих С.А.
ФГБОУ ВПО «КемТИПП»
К.т.н. Милентьева И.С.
ФГБОУ ВПО «КемТИПП»
Исследование
антагонистических свойств микроорганизмов рода Вacillus
Некоторые штаммы
молочнокислых бактерий способны продуцировать белковые соединения с
антимикробным действием, которые известны как бактериоцины. Некоторые из них
обладают высокой специфичностью, а другие обладают широким спектром
антимикробного действия. Консервирующее
действие молочнокислых бактерий на пищу и напитки объясняется совместным
действием спектра антимикробных метаболитов, продуцируемых в процессе
ферментации, таких как органические кислоты, диацетилвинную кислоту, пероксид
водорода, бактериоцины. Эти компоненты не только оказывают воздействие на вкус,
запах, цвет и текстуру пищи, но они также предотвращают развитие нежелательной
микрофлоры. Таким образом, молочнокислые бактерии и их продукты дают
ферментированным продуктам отличительный вкус, текстуру, предотвращают порчу,
продлевают срок годности и ингибируют патогенные организмы [1].
Сейчас известно множество способов продления срока годности
фруктов и овощей (ультразвук, защитные покрытия, консервирование). Но в
связи с постоянно растущим спросом на свежие и здоровые продукты потребители
также стали более критично относится к использованию синтетических добавок для
хранения продуктов питания. В связи с этим наиболее популярным способом продления срока
годности продуктов является консервировани.
Эти микроорганизмы используются для замедления порчи и
сохранения продуктов путем естественного брожения, они нашли применение в
качестве заквасок в молочных продуктах, выпечке, при производстве мясных,
овощных изделий и в ликероводочной промышленности [1, 3].
В последнее время наблюдается значительное
увеличение количества фруктов и овощей, вызывающих болезни пищевого
происхождения. Свежие фрукты и овощи, листья, корни, луковицы и клубни,
являются одними из самых скоропортящихся продуктов на рынках. Эти продукты
богаты углеводами и бедны белками, имеют рН в диапазоне от 7,0 до слегка кислой
среды и являются адекватной средой обитания для некоторых бактерий, дрожжей и
плесени [2].
Одними из
основных свойств выделенных штаммов микроорганизмов являются антимикробные
свойства, которые обусловлены образованием вторичных метаболитов: органических
кислот, этанола, диацетила, H2O2 и белковых соединений, которые
известны как бактериоцины [1]. Исследовали антагонистическую активность
выделенных штаммов по отношению к тест-культурам на плотной среде. Результаты
представлены в таблице 1.
Таблица 1 –
Антимикробный спектр действия выделенных штаммов разного происхождения
|
Тест-культура |
Штаммы |
|||||||
|
Bacillus endophyticus |
Bacillus stratosphericus strain |
Bacillus pumilus |
Bacillus subtilis |
|||||
|
|
Диаметр
зон ингибирования роста, мм |
|||||||
|
Pseudomonas
fluorescens - |
0 |
8 |
0 |
0 |
||||
|
Pseudomonas
aeruginosa ATCC 9027 - |
Зона
угнетения роста |
0 |
Зона
угнетения роста |
0 |
||||
|
Candida
albicans |
0 |
0 |
0 |
0 |
||||
|
Leuconostoc
mesenteroides + |
0 |
0 |
8 |
0 |
||||
|
Arthrobacter
cumminsii + |
0 |
0 |
0 |
10 |
||||
|
Alcaligenes
faecalis- |
10 |
0 |
0 |
8 |
||||
|
Escherichia
coli ATCC 25922 - |
0 |
8 |
0 |
8 |
||||
|
Enterobacter
ludwigii - |
0 |
10 |
8 |
0 |
||||
|
Erwinia
aphidicola- |
0 |
0 |
0 |
8 |
||||
|
Micrococcus
luteus+ |
0 |
8 |
0 |
0 |
||||
|
Salmonella
enterica- |
0 |
12 |
8 |
8 |
||||
|
Listeria
monocytogenes+ |
0 |
0 |
0 |
0 |
||||
|
Yersinia
spp.- |
8 |
10 |
10 |
8 |
||||
|
Staphylococcus
aureus+ ATCC 25923 |
8 |
8 |
8 |
8 |
||||
При анализе
данных, представленных в таблице 1, можно увидеть, что штаммы Bacillus subtilis и Bacillus stratosphericus strain обладают более широким спектром
антимикробной активности по сравнению с остальными, так как подавляют рост
большинства патогенных микроорганизмов. Данные штаммы ингибируют развитие
грамположительных и грамотрицательных бактерий. Штамм Bacillus subtilis проявляет
антагонистическую активность против: Arthrobacter cumminsii, Staphylococcus aureus, Alcaligenes faecalis, Escherichia coli ATCC 25922, Erwinia aphidicola, Salmonella enterica, Yersinia spp. Штамм микроорганизмов Bacillus stratosphericus strain обладает
антимикробной активностью против бактерий: Pseudomonas fluorescens, Escherichia coli ATCC 2592, Enterobacter ludwigii, Salmonella enterica, Yersinia spp., Staphylococcus aureus ATCC 25923 и микрококков: Micrococcus luteus.
Выделенный
штамм микроорганизмов Bacillus endophyticus является
антагонистом по отношению к следующим штаммам: Alcaligenes faecalis, Yersinia spp., Staphylococcus aureus ATCC 25923. Штамм Bacillus pumilus подавляет
развитие Leuconostoc mesenteroides, Enterobacter ludwigii, Salmonella enterica, Yersinia spp., Staphylococcus aureus ATCC 25923.
Бактериоцины
– бактериальные белки или пептиды, синтезируемые на рибосомах. В отличие от
известных антибиотиков бактериоцины имеют сравнительно узкий спектр действия,
т.к. активны против бактерий того же или филогенетически родственных видов.
Особенно это характерно для веществ, выделенных из грамотрицательных бактерий.
Для бактериоцинов грамположительных бактерий характерен более широкий спектр
действия. С этой точки зрения большое значение имеет исследование
антагонистической активности продуцируемых бактериоцинов, чего можно добиться
путем нейтрализации остальных метаболитов. Результаты исследования
антимикробной активности выделенных штаммов лактобактерий в жидкой питательной
среде представлены на рисунках 1 –4.
Рисунок 1 –
Антагонистическая активность штамма Bacillus pumilus
Рисунок 2 –
Антагонистическая активность штамма Bacillus methylotrophicusus
Рисунок 3 –
Антагонистическая активность штамма Bacillus endophyticus
Рисунок 4 –
Антагонистическая активность штамма Bacillus safensis
Данные,
приведенные на рисунках 1 –4, свидетельствуют о том, что все изоляты ингибируют
рост Pseudomonas fluorescens (от 53 до 88%). Сильная
антагонистическая активность проявлена Bacillus pumilus и Bacillus endopheticus по отношению к Arthrobacter cumminsii и Staphylococcus aureus (от 55 до 85%). Bacillus methylotrophicusus, Bacillus endopheticus, Bacillus safensis показывают
сильную ингибирующую активность по отношению к Micrococcus luteus и
Listeria monocytogenes (от
55 до 91%). Bacillus endopheticus и
Bacillus safensis проявляют значительное ингибирование Yersinia spp., Escherichia coli ATCC 25922 (от 54 до 76%). Все изоляты проявляют степень
ингибирования от 28 до 49% по отношению к Enterobacter ludwigii и
Erwinia aphidicola, соответственно.
Изоляты
показывают высокий ингибирующий потенциал против патогенов, вызывающих
различные заболевания у человека. Необходимо отметить, что все изоляты, кроме Bacillus methylotrophicusus, проявляют антагонистическую
активность по отношению к Salmonella enterica от 25 до 38%, в то время как Bacillus methylotrophicusus не ингибирует рост Salmonella enterica.
Штаммы Bacillus methylotrophicusus, Bacillus endopheticus,
Bacillus safensis подавляют развитие Alcaligenes faecalis (52-54%).
Ингибиторами P. aeruginosa являются штаммы Bacillus endopheticus (18%) и Bacillus pumilus (30%).
Литература:
1. Червинец, Ю.В., Бондаренко В.М., Шабанова
Н.А. Бактериоциногенные высокоантагонистические штаммы лактобацилл / Ю.В.
Червинец, В.М. Бондаренко, Н.А. Шабанова // Микробиология. - 2006. - №7. - 43.
2. Benkerroum,
N. Isolation of a bacteriocin-producing Lactococcus lactis subsp. lactis and
application to control Listeria monocytogenes in Moroccan jben / N. Benkerroum,
H. Oubel, M. Zahar, S. Dlia, A. Filali-Maltouf // Journal. Applied Microbiology. -
2002. - №89. - P.960 - 968.
3. Ghalfi,
H. Bacteriocin activity by Lactobacillus curvatus CWBI-B28 to inactivate
Listeria monocytogenes in Cold-Smoked salmon during 4°C storage / H. Ghalfi, A.
Allaoui, J. Destain, N. Benkerroum, P. Thonart // Journal Food Protection. -
2006. - №69. - P. 1066 - 1071.