BazEkon - Biblioteka Główna Uniwersytetu Ekonomicznego w Krakowie

BazEkon home page

Meny główne

Autor
Szafrańska Jagoda O. (Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie), Polak-Berecka Magdalena (Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie)
Tytuł
Plantarycyny - biosynteza, mechanizm działania i potencjał w zapewnianiu bezpieczeństwa żywności
Plantaricins - Biosynthesis, Mode of Action and Potential in Ensuring Food Safety
Źródło
Żywność: nauka - technologia - jakość, 2020, R. 27, nr 2 (123), s. 38-49, tab., bibliogr. 48 poz.
Słowa kluczowe
Żywność, Technologia produkcji żywności, Mikrobiologia
Food, Food production technology, Microbiology
Uwagi
summ., streszcz.
Abstrakt
Scharakteryzowano właściwości, strukturę oraz spektrum aktywności plantarycyn wytwarzanych przez niektóre szczepy Lactobacillus. Przedstawiono ich klasyfikację, mechanizm biosyntezy, modele działania na inne bakterie oraz stabilność. Plantarycyny są dość różnorodne pod względem właściwości fizykochemicznych, struktury i spektrum aktywności przeciwdrobnoustrojowej. Szczepy Lactobacillus plantarum zdolne do syntezy plantarycyn należą do mikroorganizmów najczęściej obecnych w fermentowanych produktach spożywczych, a także w napojach i innych wyrobach z dodatkiem mleka. Budowa cząsteczek, ich stabilność oraz mechanizm działania sprawiają, że plantarycyny charakteryzują się skutecznym działaniem bakteriobójczym. Ze względu na niewielką oporność organizmów patogennych na te substancje mogą być one alternatywą dla wielu stosowanych obecnie związków o działaniu przeciwdrobnoustrojowym. Plantarycyny wpływają na zahamowanie wzrostu drobnoustrojów chorobotwórczych, a w konsekwencji na poprawę zdrowia człowieka. Z uwagi na coraz większe zainteresowanie produktami naturalnymi plantarycyny mogą w przyszłości znaleźć zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu. Wyniki badań dotyczące ich wykorzystania mogą stać się podstawą do projektowania efektywnych preparatów probiotycznych, kultur starterowych do produkcji fermentowanej żywności czy nowych metod zabezpieczania żywności, co w konsekwencji wpłynie na poprawę zdrowia i jakości życia człowieka. (abstrakt oryginalny)

There were characterised the properties, structure and spectrum of activity of plantaricins produced by some Lactobacillus strains. There were illustrated their classification, biosynthesis mechanism, models of their action when affecting other bacteria and stability. Plantaricins are quite diverse in terms of the physical- chemical properties, structure and spectrum of antimicrobial activity. Lactobacillus plantarum strains that are capable of synthesising plantaricins belong to microorganisms most frequently present in the fermented food products and also in beverages and other milk-based products. The structure of molecules, their stability and the mechanisms of action make plantaricins effective in bactericidal activity. Owing to the low resistance of pathogenic organisms to those substances, the plantaricins could be an alternative to many currently used antimicrobial compounds with antimicrobial activity. Plantaricins affect the inhibition of the growth of pathogenic microorganisms and, consequently, they contribute to the improvement of human health. Because of the growing interest in natural products, in the future plantaricins can be applied in various industrial branches. The results of the studies on their use could become a basis to develop effective probiotic preparations, starter cultures to produce fermented food or novel food preservation methods; as a consequence all those measures will contribute to the improvement of human health and life. (original abstract)
Dostępne w
Biblioteka Główna Uniwersytetu Ekonomicznego w Krakowie
Pełny tekst
Pokaż
Bibliografia
Pokaż
  1. Abdulhussain Kareem R., Razavi S.H.: Plantaricin bacteriocins: As safe alternative antimicrobial peptides in food preservation - A review. J. Food Saf., 2019, 40(1), #e12735. DOI: 10.1111/jfs.12735.
  2. Anderssen E.L., Diep D.B., Nes I.F., Eijsink V.G.H., Nissen-Meyer J.: Antagonistic activity of Lactobacillus plantarum C11: Two new two-peptide bacteriocins, plantaricins EF and JK, and the induction factor plantaricin A. Appl. Environ. Microbiol., 1998, 64 (6), 2269-2272.
  3. Atrih A., Rekhif N., Moir A.J., Lebrihi A., Lefebvre G.: Mode of action, purification and amino acid sequence of plantaricin C19, an anti-listeria bacteriocin produced by Lactobacillus plantarum C19. Int. J. Food Microbiol., 2001, 68, 93-104.
  4. Bactibase: Plantaricin ASM1 [on line]. Dostęp w Internecie [07.02.2020]: http:// bactibase.hammamilab.org/BAC185
  5. Bactibase: Plantaricin 161 [on line]. Dostęp w Internecie [07.02.2020]: http:// bactibase.hammamilab.org/BAC225
  6. Balciunas E.M., Martinez F.A.C., Todorov S.D., de Melo Franco B.D.G., Converti A., de Souza Oliveira R.P.: Novel biotechnological applications of bacteriocins: A review. Food Control, 2013, 32 (1), 134-142.
  7. Barbosa M.S., Todorov S.D., Ivanova I.V., Belguesmia Y., Choiset Y., Rabesona H., Chobert J.-M., Haertlé T., Franco B.D.G.M.: Characterization of a two-peptide plantaricin produced by Lactobacillus plantarum MBSa4 isolated from Brazilian salami. Food Control, 2016, 60, 103-112.
  8. Coelho M.L.V., Coutinho B.G., Santos O.C.S., Nes I.F., Bastos M.C.F.: Immunity to the Staphylococcus aureus leaderlessfour-peptide bacteriocinaureocin A70 is conferred by AurI, anintegral membrane protein. Res. Microbiol., 2014, 165 (1), 50-59.
  9. Da Silva Sabo S., Vitolo M., Domínguez González J.M., de Souza Oliveira R.P.: Overview of Lactobacillus plantarum as a promising bacteriocin producer among lactic acid bacteria. Food Res. Int., 2014, 64, 527-536.
  10. Diep D.B., Havarstein L.S., Nes I.F.: Characterization of the locus responsible for the bacteriocin production in Lactobacillus plantarum C11. J. Bacteriol., 1996, 178, 4472-4483.
  11. Diep D.B., Myhre R., Johnsborg O., Aakra A., Nes I.F.: Inducible bacteriocin production in Lactobacillus is regulated by differential expression of the pln operons and by two antagonizing response regulators, the activity of which is enhanced upon phosphorylation. Mol. Microbiol., 2003, 47, 483-494.
  12. Ekblad B., Nissen-Meyer J., Kristensen T.: Whole-genome sequencing of mutants with increased resistance against the two-peptide bacteriocin plantaricin JK reveals a putative receptor and potential docking site. Plos One, 2017. DOI: 10.1371/journal.pone.0185279.
  13. Favaro L., Todorov S.D.: Bacteriocinogenic LAB strains for fermented meat preservation: Perspectives, challenges, and limitations. Probiotic. Antimicrob., 2017, 9 (4), 444-458.
  14. Fernandes P., Loureiro D., Monteiro V., Ramos C., Nero L.A., Todorov S.D., Guerreiro J.S.: Lactobacillus plantarum isolated from cheese: Production and partial characterization of bacteriocin B391. Ann. Microbiol., 2017, 67(1-2), 433-442.
  15. Fricourt B.V., Barefoot S.F., Testing R.F., Hayasaka S.S.: Detection and activity of plantaricin F an antibacterial substance from Lactobacillus plantarum BF001 isolated from processed channel catfish. J. Food Prot., 1994, 57 (8), 698-702.
  16. Gonzalez B., Glaasker E., Kunji E.R.S., Driessen A.J.M., Suarez J.E., Konings W.N.: Bactericidal mode of action of plantaricin C. Appl. Environ. Microbiol., 1996, 62 (8), 2701-2709.
  17. Gupta A., Tiwari S.K.: Probiotic potential of Lactobacillus plantarum LD1 isolated from batter of dosa, a South Indian fermented food. Probiotics Antimicrob., 2014, 6 (2), 73-81.
  18. Gwiazdowska D., Trojanowska K.: Bakteriocyny - właściwości i aktynowość przeciwdrobnoustrojowa. Biotechnologia, 2005, 1 (68), 114-130.
  19. Jiménez-Díaz R., Rios-Sánchez R.M., Desmazeaud M., Ruiz-Barba J.L., Piard J.-C.: Plantaricins S and T, two new bacteriocins produced by Lactobacillus plantarum LPCO10 isolated from a green olive fermentation. Appl. Environ. Microb., 1993, 59 (5), 1416-1424.
  20. Johnsborg O., Diep D.B., Nes I.F.: Structural analysis of the peptide pheromone receptor PlnB, a histidine protein kinase from Lactobacillus plantarum. J. Bacteriol., 2003, 185 (23), 6913-6920.
  21. Kleerebezem M., Siezen R.J., van Kranenburg R., Molenaar D., Kuipers O.P., Leer R., Tarchini R., Peters S.A., Sandbrink H.M., Fiers M.W., Stiekema W., Lankhorst R.M., Bron P.A., Hoffer S.M., Groot M.N., Kerkhoven R., de Vries M., Ursing B., de Vos W.M., Siezen R.J: Complete genome sequence of Lactobacillus plantarum WCFS1. P. Natl. Acad. Sci. USA, 2003, 100 (4), 1990-1995.
  22. Li P., Gu Q., Zhou Q.: Complete genome sequence of Lactobacillus plantarum LZ206, a potential probiotic strain with antimicrobial activity against food-borne pathogenic microorganisms. J. Biotechnol., 2016, 238, 52-55.
  23. Liu H.-W., Mander L.: Comprehensive Natural Products II: Chemistry and Biology. Elsevier, Oxford, 2010, pp.205-236.
  24. Lopetuso L., Giorgio M., Saviano A., Scaldaferri F., Gasbarrini A., Cammarota G.: Bacteriocins and bacteriophages: Therapeutic weapons for gastrointestinal diseases? Int. J. Mol. Sci., 2019, 20 (1), #183. DOI: 10.3390/ijms20010183.
  25. Maldonado A., Ruiz-Barba J.L., Jiménez-Díaz R.: Production of plantaricin NC8 by Lactobacillus plantarum NC8 is induced in the presence of different types of gram-positive bacteria. Arch. Microbiol., 2004, 181, 8-16.
  26. Maldonado A., Ruiz-Barba J.L., Jiménez-Díaz R.: Purification and genetic characterization of plantaricin NC8, a novel coculture-inducible two-peptide bacteriocin from Lactobacillus plantarum NC8. Appl. Environ. Microbiol., 2003, 69 (1), 383-389.
  27. Maldonado-Barragán A., Ruiz-Barba J.L., Jiménez-Díaz R.: Knockout of three-component regulatory systems reveals that the apparently constitutive plantaricin-production phenotype shown by Lactobacillus plantarum on solid medium is regulated via quorum sensing. Int. J. Food Microbiol., 2009, 130 (1), 35-42.
  28. Moll G.N., Konings W.N., Driessen A.J.M.: Bacteriocins: Mechanism of membrane insertion and pore formation. Antonie Van Leeuwenhoek, 1999, 76 (1-4), 185-198.
  29. Moll G.N., van den Akker E., Hauge H.H., Nissen-Meyer J., Nes I.F., Konings W.N., Driessen A.J.: Complementary and overlapping selectivity of the two-peptide bacteriocins plantaricin EF and JK. J. Bacteriol., 1999, 181 (16), 4848-4852.
  30. Noonpakdee W., Jumriangrit P., Wittayakom K., Panyim S.: Two-peptide bacteriocin from Lactobacillus plantarum PMU 33 strain isolated from som-fak, a Thai low salt fermented fish product. Asia- Pac. J. Mol. Biol., 2009, 17 (1), 19-25.
  31. Parada J.L., Caron C.R., Medeiros A.B.P., Soccol C.R.: Bacteriocins from Lactic Acid Bacteria: Purification, properties and use as biopreservatives. Braz. Arch. Biol. Tech., 2007, 50 (3), 521-542.
  32. Paramithiotis S., Papadelli M., Pardali E., Mataragas M., Drosinos E.H.: Evaluation of plantaricin genes expression during fermentation of Raphanus sativus roots with a plantaricin-producing Lactobacillus plantarum starter. Curr. Microbiol., 2019, 76 (7), 909-916.
  33. Rekhif N., Atrih A., Lefebvre G.: Selection and properties of spontaneous mutants of Listeria monocytogenes ATCC 15313 resistant to different bacteriocins produced by Lactic Acid Bacteria strains. Curr. Microbiol., 1994, 28 (4), 237-241.
  34. Remiger A., Eijsink V.G.H., Ehrmann A., Sletten K., Nes I.F., Vogel R.F.: Purification and partial amino acid sequence of plantaricin 1.25 α and 1.25 ß, two bacteriocins produced by Lactobacillus plantarum TMW1.25. J. Appl. Microbiol., 1999, 86, 1053-1058.
  35. Rumjuankiat K., Perez R.H., Pilasombut K., Keawsompong S., Zendo T., Sonomoto K., Nitisinprasert S.: Purification and characterization of a novel plantaricin KL-1Y, from Lactobacillus plantarum KL-1. World J. Microb. Biot. 2015, 31 (6), 983-994.
  36. Sablon E., Contreras B., Vandamme E.: Antimicrobial peptides of Lactic Acid Bacteria: Mode of action, genetics and biosynthesis. Adv. Biochem. Eng. Biotechnol., 2000, 68, 21-60.
  37. Sáenz Y., Rojo-Bezares B., Navarro L., Díez L., Somalo S., Zarazaga M., Ruiz-Larrea F., Torres C.: Genetic diversity of the pln locus among oenological Lactobacillus plantarum strains. Int. J. Food Microbiol., 2009, 134, 176-183.
  38. Song D.-F., Zhu M.-Y., Gu Q.: Purification and characterization of plantaricin ZJ5, a new bacteriocinp roduced by Lactobacillus plantarum ZJ5. PLoS ONE, 2014, 9 (8), #e105549. DOI: 10.1371/journal.pone.0105549.
  39. Todorov S.D.: Bacteriocins from Lactobacillus plantarum - production, genetic organization and mode of action. Braz. J. Microbiol., 2009, 40 (2), 209-221.
  40. Todorov S.D., Holzapfel W., Nero L.A.: Characterization of a novel bacteriocin produced by Lactobacillus plantarum ST8SH and some aspects of its mode of action. Ann. Microbiol., 2016, 66 (3), 949-962.
  41. Tsapieva A., Duplik N., Suvorov A.: Structure of plantaricin locus of Lactobacillus plantarum 8PA3. Benificial Microbes., 2011, 2 (4), 255-261.
  42. Turner D.L., Brennan L., Meyer H.E., Lohaus C., Siethoff C., Costa H.S., Gonzalez B., Santos H., Suárez J.E.: Solution structure of plantaricin C, a novel lantibiotic. Eur. J. Biochem., 1999, 264, 833- 839.
  43. Van Reenen C.A., Dicks L.M., Chikindas M.L.: Isolation, purification and partial characterization of plantaricin 423, a bacteriocin produced by Lactobacillus plantarum. J. Appl. Microbiol., 1998, 84 (6), 1131-1137.
  44. Varish A.V., Khan M.S., Jamal Q.M.S., Alzohairy M.A., Al Karaawi M.A., Siddiqui M.U.: Antimicrobial potential of bacteriocins: In therapy, agriculture and food preservation. Int. J. Antimicrobiol., 2017, 49 (1), 1-11.
  45. Wang Y., Qin Y., Xie Q., Zhang Y., Hu J., Li P.: Purification and characterization of plantaricin LPL-1, a novel class IIa bacteriocin produced by Lactobacillus plantarum LPL-1 isolated from fermented fish. Front. Microbiol., 2018, 9, #2276. DOI: 10.3389/fmicb.2018.02276.
  46. Zhang H., Liu L., Hao Y., Zhong S., Liu H., Han T., Xie Y.: Isolation and partial characterization of a bacteriocin produced by Lactobacillus plantarum BM-1 isolated from a traditionally fermented Chinese meat product. Microbiol. Immunol., 2013, 57 (11), 746-755.
  47. Zhang M., Gao X., Zhang H., Liu H., Jin J., Yang W., Xie Y.: Development and antilisterial activity of PE-based biological preservative films incorporating plantaricin BM-1. FEMS Microbiol. Lett., 2017, 364(7). DOI: 10.1093/femsle/fnw283.
  48. Zhang N., Liu J., Li J., Chen C., Zhang H., Wang H., Lu F.: Characteristics and application in food preservatives of Lactobacillus plantarum tk9 isolated from naturally fermented congee. Int. J. Food Eng., 2016, 12 (4), 377-384.
Cytowane przez
Pokaż
ISSN
2451-0769
Język
pol
URI / DOI
http://dx.doi.org/10.15193/zntj/2020/123/333
Udostępnij na Facebooku Udostępnij na Twitterze Udostępnij na Google+ Udostępnij na Pinterest Udostępnij na LinkedIn Wyślij znajomemu