Streptomyces Natalensis - o prezentare generală Subiecte ScienceDirect

Termeni asociați:

  • Proteaza
  • Antibiotice
  • Nematode
  • Cârnați
  • Fermentaţie
  • Ciuperci
  • Drojdii
  • Peptidaze
  • Niacina

Descărcați în format PDF

Despre această pagină

Nanoincapsularea agenților antimicrobieni alimentari și a uleiurilor esențiale

5.2.2.3.2 Natamicină

Natamicina este un antifungic produs de Streptomyces natalensis care este eficient împotriva aproape tuturor mucegaiurilor și drojdiilor, dar are un efect redus sau deloc asupra bacteriilor. Este singurul medicament antifungic aprobat de FDA. Acționează prin legarea cu ergosterol, care este o componentă esențială în peretele celular fungic și blochează creșterea fungică (Roller, 2003). Mai multe caracteristici ale natamicinei îl fac un bio-conservant antifungic ideal cu spectru larg pentru alimente și băuturi. Este un compus sigur pentru consum; este eficient la concentrații scăzute; nu are niciun efect invers asupra calității alimentelor și are activitate antimicrobiană prelungită în mod specific pe suprafețele alimentelor, cum ar fi brânza și cârnații (Stark și Roller, 2003). În plus, natamicina poate fi utilizată pentru inhibarea ciupercilor de deteriorare, dar fără a împiedica fermentarea bacteriană (Davidson și colab., 2013a).

Natamicină

Producția de natamicină

Natamicina este produsă prin inocularea unei culturi pure de Streptomyces natalensis într-un mediu care conține o sursă de carbon (amidon și melasă), sursă de azot (lichior abrupt de porumb, cazeină și făină de soia) și agenți antispumanti cu aerare continuă și agitație mecanică, care ajută procesul cu un interval de temperatură și pH de 26-30 ° C, respectiv 6-8 ( Figura 2 ). După finalizarea fermentației, natamicina insolubilă este supusă centrifugării, unde cristalele sale sunt separate de cea mai mare parte a miceliului rezidual și sunt izolate ca suspensie. Suspensia este recristalizată în continuare, filtrată și spălată, care este din nou resuspendată și filtrată. În cele din urmă, cristalele de natamicină sunt uscate și măcinate până la forma finală de pulbere și ambalate. Pulberea uscată este sub formă trihidrat, care este suficient de stabilă pentru a fi depozitată ani de zile, cu o pierdere de activitate de câteva procente. S-a stabilit că sursa de azot (anorganică și organică) a prezentat un efect semnificativ asupra producției de natamicină.

natalensis

Figura 2. O diagramă a fluxului producției de natamicină.

Adăugarea acizilor grași cu lanț scurt (și anume, acetic, propionic și butiric) nu numai că a crescut randamentul antibioticului, dar a scăzut și timpul de producție de la 96 de ore la doar 84 de ore în culturile de baloane cu agitare. Producția volumetrică maximă de 3,98 g l - 1 a fost atinsă după 84 h în cultură suplimentată cu acid carboxilic (acetat și propionat într-un raport de 7: 1). În condiții optime de cultivare, se pot obține concentrații mari de natamicină (3,94 gl - 1) cu Streptomyces gilvosporeus LK-196 în plante pilot care ar putea fi îmbunătățite în continuare prin integrarea cromozomială a genei Vitreoscilla hemoglobinei (vgb) responsabilă de reducerea limitării oxigenului, care este un factor critic în producția sa. S-a observat o producție îmbunătățită de natamicină prin ingineria fosfopanteteinil transferazelor în Streptomyces chattanoogensis L10. De asemenea, ingineria Streptomyces chattanoogensis Dl, generată prin inserarea unei copii suplimentare a scnRII în cromozomul tulpinii L10, și-a mărit producția de natamicină de 3,3 ori într-un mediu YSG și de 4,6 ori într-un mediu YEME fără zaharoză.

Principii de conservare și noi tehnologii

16.5.3 Antimicrobiene derivate din microorganisme

Natamicina antimicotică tetraenică (pimaricină), produsă de Streptomyces natalensis, este utilizată pentru a preveni creșterea mucegaiului în unele alimente, de ex. pe suprafețele unor brânzeturi și cârnați uscați (Kliss, 1960; Stark și Tan, 2003). Cu toate acestea, utilizarea antimicrobienelor derivate microbial pentru conservarea alimentelor este dominată de peptida „lantibiotică” bacteriocină nisină, produsă de anumite tulpini de Lactococcus lactis și aplicată în principal în brânzeturi și produse din brânză și în conserve de roșii și alte conserve de legume (Delves- Broughton, 1990; Fowler și Gasson, 1991; Abee și Delves-Broughton, 2003) și, în unele țări, supe, maioneză și alimente pentru sugari (Montville și Winkowski, 1997). Alte aplicații propuse au fost pentru carne, pește, lapte și produse lactate și băuturi alcoolice (Delves-Broughton și Gasson, 1994). Stabilitatea slabă în alimentele de origine animală va continua probabil să limiteze aplicarea produselor din carne (De Martinis și colab., 2002).

Cu toate acestea, numărul altor bacteriocine care au fost descoperite și care pot avea potențial în conservarea alimentelor continuă să crească (Hoover, 2000). Au fost clasificate în trei clase: (i) lantibiotice mici modificate post-transcripțional, de ex. nisin; (ii) peptide nemodificate mici, stabile la căldură, de ex. pediocină PA-1; (iii) molecule mai mari, labile la căldură (de exemplu, helveticina J). Hill (1995) a enumerat mai mult de 20 care au fost bine caracterizate și au fost raportate multe altele. Multe sunt produse de tulpini de culturi inițiale (Ray și Daeschel, 1994). Deși acestea nu au fost aplicate ca conservanți alimentari aditivi în același mod ca nisina, potențialul pentru o astfel de utilizare sau prin generarea in situ în alimente, de ex. din adăugarea anumitor culturi inițiale, sau în produsele alimentare cultivate, ingrediente alimentare, cum ar fi derivate din Microgard, derivate din supernatante de cultură din tulpini de Propionibacterium și Lactococcus, trebuie să fie substanțiale. Microgard ™ s-a dovedit a fi foarte eficient în asigurarea păstrării și siguranței brânzeturilor de vaci de mai bine de două decenii (Daeschel, 1989; Al-Zoreky și colab., 1991).

Mai târziu, modificarea genetică a bacteriocinelor, care este punctul central al multor cercetări actuale, poate avea ca rezultat molecule derivate care au modificat util spectrele de activitate antimicrobiană sau modificări ale altor proprietăți care își cresc valoarea potențială în conservarea și siguranța alimentelor, dacă sunt obstacole de reglementare. poate fi depășit (Fowler și Gasson, 1991; Hill, 1995). Ingineria genetică a dus deja la producerea nisinelor cu secvențe de aminoacizi modificate. De exemplu, Kuipers și colab. (1992) au schimbat reziduul de serină în poziția 5 a luatei Z în treonină, iar treonina sa dovedit a fi deshidratată în dehidroalanină în timpul procesării moleculei. În acest caz, noua nisină a avut o activitate antimicrobiană mai mică decât molecula de tip sălbatic. Dodd și colab. (1992) a înlocuit poziția 23 treonină a nisinei A cu un reziduu de serină pentru a produce o peptidă matură mai puțin antimicrobiană activă. Cu toate acestea, o variantă de nisină A în care dehidroalanina a fost înlocuită cu alanină în poziția 5 a avut activitate antimicrobiană aproape normală (Delves-Broughton și Gasson, 1994).

Multe cercetări recente s-au concentrat asupra potențialului pentru bacteriocine ca antagoniști pentru bacteriile vegetative (de exemplu, Listeria). Nu trebuie uitat că nisina, singura bacteriocină utilizată pe scară largă (utilizarea sa este permisă în prezent în aproximativ 50 de țări), este utilizată în principal ca agent anti-spori, de ex găsirea unei utilizări substanțiale pentru a preveni excrescența din sporii germinați de C. tyrobutyricum în produsele brânzeturilor procesate (Delves-Broughton, 1990) și pentru a preveni creșterea sporilor de termofili precum Geobacillus stearothermophilus și Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum care pot supraviețui și crește în alimentele conservate la temperaturi ridicate (Eyles și Richardson, 1988; Fowler și Gasson, 1991). Cu toate acestea, nisina suferă de dezavantajul de a fi relativ ineficientă împotriva tipurilor proteolitice de C. botulinum (Sommers și Taylor, 1987). Descoperirea bacteriocinelor care sunt mai eficiente împotriva acestui organism și care controlează creșterea unei game mai largi de sporeformatori de deteriorare ar avea o mare valoare potențială, deoarece acestea ar putea permite reduceri substanțiale ale procesării termice a activității ridicate a apei - alimente cu conținut scăzut de acid, cu potențiale avantaje în ceea ce privește economia de energie și o calitate îmbunătățită a produsului.