Streptomyces Natalensis - огляд тем ScienceDirect

Пов’язані терміни:

  • Протеаза
  • Антибіотики
  • Нематода
  • Ковбаси
  • Бродіння
  • Гриби
  • Дріжджі
  • Пептидази
  • Ніацин

Завантажити у форматі PDF

Про цю сторінку

Нанокапсуляція харчових протимікробних засобів та ефірних масел

5.2.2.3.2 Натаміцин

Натаміцин - це протигрибковий засіб, вироблений Streptomyces natalensis, який ефективний проти майже всіх цвілі та дріжджів, але майже не впливає на бактерії. Це єдиний протигрибковий препарат, схвалений FDA. Він діє, зв'язуючись з ергостеролом, який є важливим компонентом клітинної стінки гриба, і блокує ріст грибів (Roller, 2003). Декілька характеристик натаміцину роблять його ідеальним протигрибковим біоконсервантом широкого спектру дії для продуктів харчування та напоїв. Це безпечна сполука для споживання; ефективний при низьких концентраціях; не має зворотного впливу на якість їжі та має тривалу антимікробну дію, особливо на харчові поверхні, такі як сир та ковбаси (Stark and Roller, 2003). Крім того, натаміцин можна використовувати для інгібування псування грибів, але не перешкоджаючи бактеріям для ферментації (Davidson et al., 2013a).

Натаміцин

Виробництво натаміцину

Натаміцин отримують шляхом посіву чистої культури Streptomyces natalensis на середовище, що містить джерело вуглецю (крохмаль і патока), джерело азоту (крутий кукурудзяний лікер, казеїн та соєвий шрот), а також піногасники з постійною аерацією та механічним перемішуванням, що допомагає процес із діапазоном температур та рН 26–30 ° C та 6–8 відповідно ( Малюнок 2 ). Після завершення ферментації нерозчинний натаміцин піддають центрифугуванню, де його кристали відокремлюють від більшості залишкового міцелію та виділяють у вигляді суспензії. Далі суспензію перекристалізують, фільтрують і промивають, яку знову ресуспендують і фільтрують. Нарешті, кристали натаміцину висушують, подрібнюють до остаточної форми порошку та упаковують. Сухий порошок знаходиться у формі тригідрату, який є досить стабільним, щоб зберігатись роками з втратою активності на кілька відсотків. Встановлено, що джерело азоту (неорганічний та органічний) виявляло значний вплив на вироблення натаміцину.

харчових продуктів

Малюнок 2. Блок-схема виробництва натаміцину.

Додавання коротколанцюгових жирних кислот (а саме, оцтової, пропіонової та масляної) не тільки збільшило вихід антибіотика, але й скоротило час виробництва з 96 год до лише 84 год у культурах колб для струшування. Максимальне об'ємне виробництво 3,98 г л - 1 було досягнуто через 84 год у культурі з добавкою карбонової кислоти (ацетат та пропіонат у співвідношенні 7: 1). В оптимальних умовах культивування можна отримати високі концентрації натаміцину (3,94 мл - 1) за допомогою Streptomyces gilvosporeus LK-196 у пілотних рослинах, що може бути додатково посилено хромосомною інтеграцією гена гемоглобіну Vitreoscilla (vgb), відповідального за зменшення обмеження кисню, що є критичним фактором у його виробництві. Спостерігалось покращення вироблення натаміцину за допомогою інженерії фосфопантетенілтрансфераз у Streptomyces chattanoogensis L10. Також розроблений Streptomyces chattanoogensis Dl, генерований шляхом вставки додаткової копії scnRII в хромосому штаму L10, збільшив його виробництво натаміцину в 3,3 рази в середовищі YSG і в 4,6 рази в середовищі YEME без сахарози.

Принципи збереження та нові технології

16.5.3 Протимікробні засоби, отримані мікроорганізмами

Тетрановий антимікотичний натаміцин (пімарицин), вироблений Streptomyces natalensis, використовується для запобігання розвитку цвілі в деяких продуктах харчування, наприклад на поверхнях деяких сирів та сухих ковбас (Kliss, 1960; Stark and Tan, 2003). Однак у використанні антимікробних препаратів, отриманих мікробно, для консервування їжі переважає пептид `` лантибіотик '' бактеріоцин нізин, що виробляється деякими штамами Lactococcus lactis і застосовується переважно в сирах та сирних продуктах, у консервованих томатах та інших овочевих консервах (Delves- Broughton, 1990; Fowler and Gasson, 1991; Abee and Delves-Broughton, 2003), а в деяких країнах - супи, майонез та продукти для немовлят (Montville and Winkowski, 1997). Інші запропоновані програми застосовувались до м’яса, риби, молока та молочних продуктів та алкогольних напоїв (Delves-Broughton and Gasson, 1994). Погана стабільність харчових продуктів тваринного походження, ймовірно, і надалі буде обмежувати застосування м’ясних продуктів (De Martinis et al., 2002).

Однак кількість інших виявлених бактеріоцинів, які можуть мати потенціал у збереженні їжі, продовжує зростати (Гувер, 2000). Вони були класифіковані за трьома класами: (i) невеликі посттранскрипційно модифіковані лантибіотики, наприклад нізин; (ii) малі, термостійкі немодифіковані пептиди, наприклад педіоцин ПА-1; (iii) більші, термостійкі молекули (наприклад, гельветицин J). Хілл (1995) перерахував понад 20, які були добре охарактеризовані, і про багато інших повідомлялося. Багато з них виробляються штамами заквасок (Ray and Daeschel, 1994). Хоча вони не застосовувались як добавки до харчових консервантів так само, як нізин, потенціал для такого використання або шляхом генерації in situ у продуктах харчування, наприклад від додавання певних заквасок або харчових інгредієнтів, таких як Microgard ™, отриманих із супернатантів культури певних штамів Propionibacterium та Lactococcus, має бути суттєвим. Microgard ™ виявився дуже ефективним у забезпеченні збереження та безпеки сирів протягом більше двох десятиліть (Daeschel, 1989; Al-Zoreky et al., 1991).

Пізніше генетична модифікація бактеріоцинів, яка є основним напрямком багатьох сучасних досліджень, може призвести до похідних молекул, які мають корисну модифікацію спектрів антимікробної активності, або до змін інших властивостей, що збільшують їх потенційну цінність у збереженні та безпеці харчових продуктів, якщо регулятивні перешкоди можна подолати (Фаулер і Гассон, 1991; Хілл, 1995). Вже генна інженерія призвела до виробництва нізинів із зміненими амінокислотними послідовностями. Наприклад, Kuipers et al. (1992) змінив залишок серину в положенні 5 пренізину Z на треонін, і було показано, що треонін зневоднюється до дегідроаланіну під час обробки молекули. У цьому випадку новий нізин мав нижчу антимікробну активність, ніж молекула дикого типу. Додд та ін. (1992) замінив позицію 23 треоніну нізину А на залишок серину для отримання менш антимікробно активного зрілого пептиду. Однак варіант нізину А, при якому дегідроаланін був замінений аланіном у положенні 5, мав майже нормальну антимікробну активність (Delves-Broughton and Gasson, 1994).

Багато останніх досліджень зосереджено на потенціалі бактеріоцинів як антагоністів вегетативних бактерій (наприклад, лістерії). Не слід забувати, що нізин, єдиний широко застосовуваний бактеріоцин (його використання в даний час дозволено приблизно в 50 країнах), застосовується головним чином як протиспоровий засіб, напр. знаходження суттєвого використання для запобігання вирощуванню пророщених спор C. tyrobutyricum у плавлених сирних продуктах (Delves-Broughton, 1990) та запобігання розростання спор таких термофілів, як Geobacillus stearothermophilus та Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum, які можуть виживати та рости в консервованих продуктах, що зберігаються в високі температури (Eyles and Richardson, 1988; Fowler and Gasson, 1991). Однак нізин страждає від недоліків відносно неефективності щодо протеолітичних типів C. botulinum (Sommers and Taylor, 1987). Виявлення бактеріоцинів, які є більш ефективними проти цього організму, і які також контролюють ріст більш широкого спектру спороутворювачів псування, мало б велике потенційне значення, оскільки вони можуть дозволити істотне зменшення термічної обробки продуктів з високою активністю води - з низьким вмістом кислоти, з потенційними перевагами в енергозбереженні та поліпшенні якості продукції.