ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКИХ КОНСЕРВАНТОВ НА АНТИМИКРОБНУЮ АКТИВНОСТЬ БАКТЕРИОЦИНОВ ШТАММОВ LACTOBACILLUS PARACASEI SPP. РARACASEI BN ATS 8W И E. FAECIUM S5

EFFECT OF CHEMICAL PRESERVATIVES ON ANTIMICROBIAL ACTIVITY OF BACTERIOCINS OF THE STRAINS Lactobacillus paracasei spp. рaracasei BN ATS 8w AND E. faecium S5

V. Zulfigarova

Teacher, Odlar Yurdu University,

Republic of Azerbaijan, Baku,

Saib Gyulakhmedov

Doctor of Biological Sciences, Associate Professor, Baku State University,

Republic of Azerbaijan, Baku

АННОТАЦИЯ

Изучено влияние Пропил-парабена (ППб) и пара-Гидробензойной кислоты (пГБК на антимикробную активность бактериоционоподобного ингибирующего вещества (БПИВ) штаммов Lactobacillus paracasei spp. рaracasei BN ATS 8w и E. faecium S5, выделенных и идентифицированных нами из традиционных кисломолочных продуктов Азербайджана. Был обнаружен строгий синергизм обеих еффекторов с исследуемыми бактериоцинами в проявлении их антимикробной активности. Активность бактериоцинов коррелятивно увеличивалась по мере увеличения концентрации изученных консервантов.

ABSTRACT

The influence of Propyl-paraben (PPb) and para-Hydrobenzoic acid (pHBA) on the antimicrobial activity of the bacteriocinelice inhibitory substance (BLIS) of the strains Lactobacillus paracasei spp. paracasei BN ATS 8w and E. faecium S5, isolated and identified by us from traditional fermented milk products of Azerbaijan, was studied. A strict synergism of both effectors with the studied bacteriocins for their antimicrobial activity was discovered. The activity of bacteriocins increased correlatively as the concentration of the studied preservatives increased.

Ключевые слова: молочнокислая бактерия, пищевая безопасность, бактериоцины, химические консерванты

Keywords: lactic acid bacteriа, food safety, bacteriocins, chemical preservatives

Обеспечение людей экологически безопасными продуктами питания и защита их натуральными консервантами, которые позволили бы продлить сроки хранения и качество пищевых продуктов и искоренить вредные действия химических консервантов, в настоящее время является одной из актуальных проблем пищевой промышленности. На этом фоне значение и прикладные перспективы молочнокислых бактерий (МКБ) становятся очевидными. Они продуцируют множество различного рода антимикробных субстанций, в том числе молочную и уксусную кислоты, перекись водорода, литические агенты и т.д. Одним из перспективных антибактериальных метаболитов МКБ является бактериоцины, молекулы пептидной природы, синтезируемые на рибосомах. В настоящее время они находятся в центре внимания многих исследователей, вследствие их возможного применения в качестве натуральных пищевых консервантов [4].

В цепи исследования, связанной с выделением, очисткой и применением бактериоцинов, на каждом звене последние подвергаются влиянию темпера-туры, рН, ферментов, разных химических соединений, ионов, составных компонентов сырья, химических консервантов и ряда других физико-химических и экологических факторов. Поэтому выяснение степени чувствительности бактериоцинов к этим факторам важно не только для обеспечения эффективности этих биоконсервантов, но и для изучения их важнейших биохимических, молекулярных свойств, а также механизмов проявления их антимикробной активности [2].

Целю наших исследований явилось изучение влияние двух химических консервантов, пропил-парабена (ППб) и пара-гидроксибензойной кислоты (пГБк) на антимикробную активность двух бактериоциноподобных ингибирующих веществ, продуктов штаммов Lactobacillus paracasei spp. рaracasei BN ATS 8w и E. faecium S5, выделенных и идентифицированных нами из традиционных кисломолочных продуктов Азербайджана [1].

Результаты опытов по изучению влияния ППб на антимикрбную ак-тивность исследуемых бактериоцинов представлены на рис.1. Кривые, от-ражаемые на этих графиках, показывают строгий синергизм ППб с бактерио-цинами в проявлении их антимикробной активности.

Появление в среде даже очень низкой концентрации ППб приводило к резкому повышению антимикробной активности изученных нами бактериоцинов. Так, например, активность бактериоцина штамма BN ATS 8w в присутствии 0,03 г/л ППб повышалась в 4 раза. Аналогичные показатели бактериоцина штамма S5, при таком условии увеличивались почти в 2 раз. Активность бактериоцинов коррелятивно увеличивалась по мере увеличения концентрации изученного химического консерванта. Более высокие концентрации ППб еще сильнее стимулировали активность бактериоцинов. Например, при максимальной концентрации данного стимулятора (0,12 г/л) наиболее сильное повышение антимикробной активности, которые были обнаружены у бактериоцинов BN ATS 8w и S5, против клеток E. coli и приравнялось к 11 и 16 разам.

Рисунок 1. Зависимость активности бактериоцинов от концентраций пропил-парабена в среде (активность бактериоцинов в стандартных условиях равна 1, рН 6.5)

Из этих графиков также следует, что стимулирующий эффект ППб сильно варьировал в зависимости от видов пассивных культур, вернее от их принадлежности к той или другой таксономической группе. Так, например, наивысшая степень увеличения антимикробной активности у бактериоцина штамма S5 наблюдался против грамотрицательных клеток E. coli ATCC 23355. При концентрации ППб 0,12 г/л, активность данного энтероцина повысилась в 16 раз. В аналогичных условиях кратность увеличения его активности по отношению L. bulgaricus 340 и E. faecalis ATCC 1.144, соответственно, приравнялись к 5-и 12-и. Чувствительность к энтероцину у обеих грамположительных клеток в присутствии той же концентрации ППб по сравнению с грамотрицательными палочками была ниже более чем в 3 раза.

Таким образом, ППб сильно стимулировал антимикробную активность бактериоцинов штаммов МКБ, изолированных из кисломолочных продуктов Азербайджана.

По литературным данным, очень низкая концентрация ППб может усилить активность бактериоцинов до 100 раз. Парабены в концентрации 0,1% обычно используются в качестве консервантов пищевых продуктов. Эти соединения усиливают процесс торможения роста грамотрицательных бактерий бактериоцинами [2].

Кроме такого синергетического комплекса бактериоцинов и парабенов, более эффективно борющегося с бактериями, было показано другие комбинации бактериоцина – низина с сорбатом, низким значением рН или хлористым натрием, которые угнетают рост и развитие более устойчивых к самим бактериоцинам бактерий.

Метильные, этильные и пропильные эфиры пара-гидроксибензойной кислоты (пГБК), как правило, используются в качестве презервантов пищевых продуктов. Их антимикробная активность увеличивается по мере удлинения спиртового остатка, но и параллельно с этим уменьшается их растворимость в воде. В свете вышеизложенных мы изучили влияние пГБК на активность исследуемых бактериоцинов. Результаты этих экспериментов суммированы в табл.1.

Таблица 1.

Зависимость активности бактериоцинов МКБ, изолированных из кисломолочных продуктов Азербайджана, от различных концентраций р-Гидроксибензойной кислоты в среде

Примечание: ^♣Относительная активность (активность бактериоцинов в стандартных условиях равна 1, рН 6.5). *Для этих штаммов второй пассивной культурой служил штамм L. monocytogenes 104.

Из этой таблицы следует, что присутствие в среде пГБК приводило к увеличению активности изучаемых нами бактериоцинов. Ответные реакции бактериоцинов количественно отличались друг от друга. При этом степень повышения их активности зависела как от концентрации индуктора, так и от разновидности пассивных культур. Зависимость активности бактерио- цинов от первого фактора носила пропорциональный характер.  Так, самая высокая активность в присутствии пГБК наблюдалась у энтероцина S5 против клеток Lb. bulgaricus 340. В присутствии пГБк в испытываемых концентрациях (0,5; 1 и 3 мг/л) его активность увеличилась в 2,46; 3,18 и 6,06 раза, соответственно. Аналогичные показатели у бактерицина BN ATS 8w с наименьшей степенью повышения составили 1,12; 2,33 и 4,01 раза. В целом, при стимулировании антимикробной активности бактериоцинов пГБк против пассивных культур, по степени чувствительности первое место заняли клетки Lb. bulgaricus 340, затем клетки L. monocytogenes 104 (данные не показаны). А самыми устойчивыми оказались клетки E. coli.

По литературным данным, синергетический эффект пГБк наблюдается практически со всеми изученными бактериоцинами. Эта кислота может повышать активность различных бактериоцинов от 2 до 10 раза [4].

Таким образом, оба химические консерванты – пропил-парабен и парагидробензойная кислота, даже при низких концентрациях, стимулировали антимикробную активность исследуемых бактериоцинов.

Список литературы:

1. Гюльахмедов С. Г., Абдуллаева Н. Ф., Гусейнова Н. Ф.  Выделение и характеристика бактериоциноподобных ингибиторных веществ молочнокислых бактерий изолированных из Азербайджанских сыров // Прик. Биохим. Микробиол., 2009, Т. 45, № 3, с. 297-303
2. Abee T. Pore-forming bacteriocins of Gram-positive bacteria and self-protection mechanisms of producer organisms // FEMS Microbiol. Lett., 1995, v.129, p.1–10
3. Alves V. F., Martinez R. C. R., Lavrador M. A.S. et al. Antilisterial activity of lactic acid bacteria inoculated on cooked ham // Meat Sci., 2006, v. 74, p. 623–627
4. Ouwehand A., Vesterlund S. Antimicrobial Components from Lactic Acid Bacteria // In Salminen S., Von Wright A., Ouwehand A. (editors), Lactic Acid Bacteria: Microbiological and Functional aspects, third edition. New York: Marcel Dekker, 2004, p.375-395