تعداد نشریات | 418 |
تعداد شمارهها | 9,997 |
تعداد مقالات | 83,560 |
تعداد مشاهده مقاله | 77,801,227 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 54,843,889 |
شناسایی، جداسازی، تخلیص و بررسی طیف اثر باکتریوسینهای چند سویه لاکتوباسیلوس بومی جدا شده از محصولات لبنی ایران | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
بهداشت مواد غذایی | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
مقاله 7، دوره 1، 3 پاییز، آذر 1390، صفحه 55-69 اصل مقاله (572.25 K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
نویسندگان | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
سعید میردامادی* ؛ مهرنوش تنگستانی | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران، پژوهشکده بیوتکنولوژی، تهران، ایران. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
چکیده | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
در این مطالعه سویههای لاکتوباسیل جدا شده از فرآوردههای شیری سنتی ایرانی که برای تولید باکتریوسین بر علیه 8سویه استاندارد باکتری گرم مثبت، گرم منفی و مخمر با روش انتشاری غربالگری شدند. تعداد 8 سویه لاکتوباسیل بومی که از نظر تولید مناسب تشخیص داده شدند، انتخاب و از بین آنها 2 سویه جهت مطالعه بیشتر در نظر گرفته شدند. باکتریوسینهای تولید شده توسط 2 سویه فوقالذکر با استفاده از رسوبدهی با ایزوپروپانول و آمونیوم سولفات و سپس دیالیز و کروماتوگرافی تخلیص گردید. آزمایش ژل الکتروفوز وجود باکتریوسینهایی با وزن مولکولی 45 تا 2/66 کیلودالتون را در این سویهها مشخص نمود. نتایج حاصله نشان داد سویههای جدا شده بومی قادر به تولید مواد باکتریوسینی هستند که به میزان بیشتر علیه میکروکوکوس لوتئوس (Micrococcus luteus PTCC1169)، استافیلوکوکوس اپیدرمیدیسStaphylococcus epidermidis) PTCC1435 ) و باسیلوس سرئوس (Bacillus cereus PTCC1247) و به مقدار کمتر بر روی لیستریا منوسیتوژنزListeria monocytogenes PTCC 1301)) مؤثر میباشند. در بین میکروارگانیسمهای شاخص، میکروکوکوس لوتئوس به عنوان حساسترین باکتری و کاندیدا البیکنس (Candid albicans PTCC5027)به عنوان مقاومترین ارگانیسم شناخته شدند. این مطالعه نشان داد، باکتریوسینهای تولید شده توسط این لاکتوباسیلها قادر به مهار طیف وسیعی از میکروارگانیسمهای بیماریزای موجود در مواد غذایی میباشند و میتوانند به عنوان نگهدارندههای بیولوژیک در فرآوردههای غذایی مورد استفاده قرار گیرند. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
کلیدواژهها | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
لاکتوباسیلوس؛ باکتریوسین؛ محافظت کننده؛ فرآوردههای غذایی؛ نیسین | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
اصل مقاله | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
شناسایی، جداسازی، تخلیص و بررسی طیف اثر باکتریوسینهای چند سویه لاکتوباسیلوس بومی جدا شده از محصولات لبنی ایران
سعید میردامادی1*، مهرنوش تنگستانی1
1- سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران، پژوهشکده بیوتکنولوژی، تهران، ایران. *نویسنده مسئول مکاتبات: Mirdamadi@irost.org (دریافت مقاله: 15/4/90 پذیرش نهایی: 7/9/90)
چکیده در این مطالعه سویههای لاکتوباسیل جدا شده از فرآوردههای شیری سنتی ایرانی که برای تولید باکتریوسین بر علیه 8سویه استاندارد باکتری گرم مثبت، گرم منفی و مخمر با روش انتشاری غربالگری شدند. تعداد 8 سویه لاکتوباسیل بومی که از نظر تولید مناسب تشخیص داده شدند، انتخاب و از بین آنها 2 سویه جهت مطالعه بیشتر در نظر گرفته شدند. باکتریوسینهای تولید شده توسط 2 سویه فوقالذکر با استفاده از رسوبدهی با ایزوپروپانول و آمونیوم سولفات و سپس دیالیز و کروماتوگرافی تخلیص گردید. آزمایش ژل الکتروفوز وجود باکتریوسینهایی با وزن مولکولی 45 تا 2/66 کیلودالتون را در این سویهها مشخص نمود. نتایج حاصله نشان داد سویههای جدا شده بومی قادر به تولید مواد باکتریوسینی هستند که به میزان بیشتر علیه میکروکوکوس لوتئوس (Micrococcus luteus PTCC1169)، استافیلوکوکوس اپیدرمیدیسStaphylococcus epidermidis) PTCC1435 ) و باسیلوس سرئوس (Bacillus cereus PTCC1247) و به مقدار کمتر بر روی لیستریا منوسیتوژنزListeria monocytogenes PTCC 1301)) مؤثر میباشند. در بین میکروارگانیسمهای شاخص، میکروکوکوس لوتئوس به عنوان حساسترین باکتری و کاندیدا البیکنس (Candid albicans PTCC5027)به عنوان مقاومترین ارگانیسم شناخته شدند. این مطالعه نشان داد، باکتریوسینهای تولید شده توسط این لاکتوباسیلها قادر به مهار طیف وسیعی از میکروارگانیسمهای بیماریزای موجود در مواد غذایی میباشند و میتوانند به عنوان نگهدارندههای بیولوژیک در فرآوردههای غذایی مورد استفاده قرار گیرند.
واژههای کلیدی:لاکتوباسیلوس، باکتریوسین، محافظت کننده، فرآوردههای غذایی، نیسین
مقدمه در سالهای اخیر با مشخص شدن مضرات برخی از نگهدارندههای شیمیایی، محققین توجه خود را به ترکیبات نگهدارنده طبیعی معطوف کرده اند زیرا نگهداری مواد غذایی و کنترل کیفیت آن از نظر میکروبی یکی از مشکلات و چالشهای تولید کنندگان مواد غذایی است (Boziaris et al., 2006). بیماریهای منتقل شده از طریق مواد غذایی هنوز از اهمیت بالایی برخوردار است. از جمله شایعترین آنها میتوان به بیماریهای ناشی از استافیلوکوکوس اورئوس، اشریشیاکولای، سویه های سالمونلا و لیستریا مونوسیتوژنز اشاره نمود. از مهمترین راههای انتقال این باکتریها به انسان، مصرف مواد غذایی آلوده به این پاتوژنها به ویژه شیر و فرآوردههای آن میباشد. مرکز کنترل بیماریهای آمریکا در سال 1999 اعلام کرد که سالیانه 76 میلیون مورد بیماری ناشی از مصرف غذا رخ میدهد که حدود 5000 مورد آنها به مرگ ختم میشود (Cleveland et al., 2001). حتی یکی از عوامل سقط جنین و یا عقب ماندگی ذهنی نوزاد لیستریا مونوسیتوژنز گزارش میشود که در ایران سرو تایپهای عامل آن شناسایی گردیده است (Mirdamadi et al., 1994). این بیماریها سالیانه بین 5/6 تا 9/34 بیلیون دلار هزینه به آمریکا تحمیل میکنند (Cleveland et al., 2001). در طی دهه گذشته مطالعات زیادی بر روی مواد ضد میکروبی مترشحه از باکتریهای تخمیرکنندة مواد غذایی، صورت گرفته است تا در آینده بتوانند جایگزین نگهدارندههای شیمایی مانند دی اکسید سولفور، بنزوئیک اسید، سوربیک اسید، نیترات و نیتریت گردند (Mirdamadi et al., 2007).
درتخمیر که فرآیندی ناشی از فعالیت بیولوژیکی میکروارگانیسمها است ضمن رشد میکروارگانیسمها، متابولیتهای مختلفی تولید میشود که برخی از آنها ضمن بیخطر بودن برای مصارف انسانی، مانع رشد و زندگی میکروارگانیسمهای ناخواسته در مواد غذایی میشود. این مواد نگهدارنده را محافظتکنندههای بیولوژیکی (bio-preservative) مینامند (Hugas, 1991). اگرچه باکتریوسینها توسط بسیاری از باکتریهای گرم مثبت و گرم منفی تولید میشوند اما از آنجایی که باکتریهای لاکتیک، بیضرر (GRAS) Generaly regarded as safe میباشند، به طور کلی تمایل بیشتری برای استفاده از باکتریوسینهای آنها وجود دارد. باکتریهای لاکتیک (LAB) شامل نژادهای لاکتوکوکوس، استرپتوکوکوس، لاکتوباسیلوس و پدیوکوکوسها هستند که به علت توانایی گستردهشان در تولید باکتریوسینها و نقش نگهدارندهای که دارند، امروزه مورد توجه خاص پژوهشگران قرار گرفتهاند (Holzapfel et al., 1995). به علاوه، لاکتوباسیلها به دلیل تواناییشان در تخمیر و نیز اهمیتشان در سلامتی انسان، به عنوان پروبیوتیکها مورد توجه زیادی قرار گرفتهاند. آنها ترکیباتی مانند اسیدهای آلی، دی استیل، هیدروژن پراکساید و نیز باکتریوسینها را در طی تخمیر لاکتیک، تولید میکنند که اثر حفاظتی آنها در مواد غذایی از اهمیت ویژهای برخوردارند (Mead et al., 1999; Mirdamadi et al., 2007; Tafreshi et al., 2010a). واژه باکتریوسین شامل گروه بزرگ و وسیعی از پروتئینها یا پپتیدهای ضدمیکروبی ریبوزومی خارج سلولی میباشد که به عنوان مواد باکتریکشی معرفی شدهاند که توسط باکتریها ساخته میشوند و بر سویههای مشابه یا سویههای وابسته، اثر کشندگی یا مهارکنندگی دارند. آنها به طورکلی بر غشاء سیتوپلاسمیک اثرگذار هستند و با ایجاد نیروی حرکتی پروتون باعث تشکیل حفرههایی در دو لایه فسفولیپیدی غشاء میشوند. طیف فعالیت ضعیف آنها و مشخصة پروتئینی بودنشان، آنها را از آنتی بیوتیکها متمایز ساخته است (Mirdamadi et al., 2009). یکی از این باکتریوسینها نیسین است که به عنوان یک نگهدارنده طبیعی از نظرFAO وWHO تائید شده است و جزو ترکیباتGRAS طبقهبندی میشود. این ماده باکتریوسینی در دماهای پاستوریزاسیون نسبتاً پایدار و دمای 95-85 درجه سلیسیوس را به مدت بیش از 20 دقیقه تحمل و حدود 15 درصد فعالیت آن کاهش مییابد. استفاده توام از این نگهدارنده با سایر عوامل ضد میکروبی باعث اثر بخشی بیشتر آن در افزایش ایمنی ماده غذایی بویژه در مقابل باکتریهای گرم منفی میشودRauch et al., 1991) Tafreshi et al., 2010b ; Mirdamadi et al., 2009;). با توجه به طیف اثر متفاوت باکتریوسینها و لزوم شناسایی ترکیبات جدید در این پژوهش با هدف شناسایی، جداسازی و تخلیص باکتریوسینهای سویههای لاکتوباسیل بومی جدا شده از مواد لبنی طراحی و طیف اثر آنها جهت استفاده بالقوه به عنوان نگهدارنده زیستی (Bio preservative)سالم و بیخطر بررسی گردید. مواد و روشها سویهها و محیطهای کشت سویههای لاکتوباسیل مورد بررسی از نظر تولید باکتریوسین، لاکتوباسیلهای جداشده از محصولات لبنی بومی مناطق مختلف ایران بوده است که در فریزر 76- درجه سلیسیوس نگه داشته و در هنگام آزمایش در محیط MRS broth (MERCK)، به عنوان محیط کشت مایع برای رشد و بررسی تولید باکتریوسین، کشت داده میشد.
بررسی طیف اثر بررسی طیف اثر باکتریوسین تولیدی بر روی سویههای استاندارد بررسی گردید. سویههای استاندارد مورد استفاده بعنوان سویههای موردآزمایش شامل Micrococcus luteus PTCC 1169; Bacillus cereus PTCC1247; Staphylococcus epidermidis PTCC 1435; Candida albicans PTCC 5027; Escherichia coli PTCC 1399; Staphylococcus aureus PTCC 1431: Listeria monocytogenes PTCC 1310; Entrococcus fecalis PTCC 1393 به صورت لیوفیلیزه از مرکز کلکسیون قارچها و باکتریهای ایران، سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران، تهیه گردیدند.
تولید باکتریوسین سویههای مولد در MRS broth کشت به مدت 48 ساعت در37 درجه سانتی گراد و دور rpm 150 (دور در دقیقه) گرماگذاری شدند. به منظور کاهش فعالیت مهارکنندگی اسیدهای آلی تولید شده، pH محیط تخمیری توسط سود 4 نرمال خنثی گردید همچنین برای حذف سلولهای باکتریایی، سانتریفیوژ در rpm 5000 به مدت 15 دقیقه ((Model:CLEMENTS انجام گردید و سوپرناتانت حاصله به منظور بررسی فعالیت باکتریوسینی، مورد ارزیابی قرار گرفت (Tafreshi et al., 2010b; Mirdamadi et al., 2009).
جداسازی پروتئینها (باکتریوسینها) استفاده از 2-پروپانول سوپرناتانت حاصله به آرامی در مجاورت یخ با ایزوپروپانول سرد (MERCK)، با نسبت50 درصد حجمی، مخلوط گردید. سپس نمونهها در rpm 15000 به مدت 40 دقیقه در 4 درجه سلیسیوس سانتریفیوژ ((BECKMAN model J2 شد. رسوب حاصله در بافر سیترات فسفات 1/0 مولار 5/4pH=، حل و از نظر فعالیت باکتریوسینی، مورد ارزیابی قرار گرفت.
استفاده از آمونیوم سولفات پروتئینهای موجود در مایع تخمیری فاقد سلول و خنثی شده، توسط سولفات آمونیم(MERCK) در4 درجه سلیسیوس رسوب داده شد. رسوب پروتئینی حاصله توسط سانتریفیوژ با دور rpm 15000 به مدت 40 دقیقه در 4 درجه سلیسیوس جدا و در بافر پتاسیم فسفات (7 pH= و 06/0 مولار) حل گردید و سپس فعالیت باکتریوسینی آن ارزیابی شد.
تخلیص پروتئینها (باکتریوسینها) دیالیز نمونه حاصله از مرحله قبل به مدت 48 ساعت با بافر پتاسیم فسفات (06/0 مولار (pH=7,، در 4 درجه سلیسیوس، تحت دیالیز قرار گرفت و سپس با استفاده از معرف نسلر حذف یونهای آمونیم از محلول، اثبات گردید. نمونهها برای اندازهگیری فعالیت باکتریوسینی، علیه سویههای حساس ارزیابی شدند.
کروماتوگرافی ستون با ژل سفادکس G-100 (Sephadex G-100 ,pharmacia ,Code No.17-0060-02) پر گردید و به عنوان فاز متحرک از بافر پتاسیم فسفات (7 pH= و06/0 مولار) استفاده شد. نمونه پروتئین روی ستون وارد و ستون توسط بافر شستشو گردید تا کلیه پروتئینهای متصل نشده از ستون خارج شوند. فراکنشهای خارج شده از ستون توسط فراکشن کالکتور جمعآوری گردید و بخشی از آن برای تعیین فعالیت باکتریوسین و غلظت پروتئین استفاده و باقیماندة آن برای تغلیظ بیشتر، لیوفیلیزه گردید. پودر حاصل از لیوفیلیزه در ml1 بافر استریل حل و برای تخلیص بیشتر استفاده شد.
الکتروفورز به منظور تعیین وزن مولکولی پروتئینها از تکنیک الکتروفورز با تکنیک SDS-PAGEو رنگآمیزی کماسی بلو مطابق دستورالعمل کاتالوگBIORAD ,Mini- PROTEAN 3 cell Instruction manual,cat.No.165-3301,165-3302 استفاده گردید. الکتروفورز روی ژل 17% پلی آکریلامید با حضور10% سدیم دودسیل سولفات، در یک ژل عمودی با ضخامت mm5/1 و غلظتN' ,N متیلن بیس آکریلامید 30%، در حضور عوامل پلیمریزه کننده آمونیوم پرسولفات10% و TEMED انجام گرفت. ژل به مدت 10 دقیقه در جریان 60 ولت قرار داده شد و سپس الکتروفورز به مدت30 دقیقه در 120 ولت انجام شد.
تعیین فعالیت باکتریوسینی از روش (well diffusion assay)سنجش چاهک برای اندازه گیری فعالیت باکتریوسین استفاده شد (Schillinger and Luke,1989) . در این روش 50 میکرولیتر از هریک از محلولهای باکتریوسینی بدست آمده در مراحل مختلف در چاهکهای ایجاد شده روی پلیت کشت که از قبل با یک لایه نازک از کشت مایع تست استرین بذردهی شده بودند، ریخته شد. به منظور دیفیوز مایع پروتئینی در ژل، پلیتها به مدت 30 دقیقه در یخچال 4 درجه سانتی گراد قرار گرفتند و سپس به مدت 24 ساعت در دمای مناسب رشد گرماگذاری شدند. قطر هاله عدم رشد تعیین و میزان فعالیت باکتریوسینی محاسبه گردید.
میزان واحد باکتریوسین تولیدی بر اساس بالاترین رقت نمونه که قدرت ایجاد هاله عدم رشد بر سویه استاندارد را دارد، تعریف گردیده است (Tafreshi et al., 2010a ; Mirdamadi et al., 2007 ).
یافتهها در این تحقیق سویههای لاکتوباسیل بومی از ماست و لبنیات مناطق مختلف ایران جداسازی و از نظر تولید باکتریوسین مقایسه گردیدند. از میان سویههای بومی هشت سویه بیشترین باکتریوسین را تولید نمودند (جدول 1).
جدول 1: قطر هالههای عدم رشد متابولیتهای حاصل از کشت لاکتوباسیلهای مختلف (بر حسب میلیمتر)
پس از بررسی طیف اثر آنها دو سویه با نامهایb4 و 48 برای بررسیهای بیشتر انتخاب گردید. دو سویه لاکتوباسیل بومی b4 و 48 تقریباً علیه تمام سویههای استاندارد با قدرت متفاوت اثر مهاری داشتند و قویترین سویهها از نظر تولید باکتریوسین بودند. همچنین M .luteus PTCC 1169 به عنوان حساسترین سویه وE. coli PTCC1399; Candida albicans PTCC5027; E. fecalis PTCC1393 مقاومترین تستاسترینها تشخیص داده شدند. هریک از لاکتوباسیلها الگوی مهار رشد متفاوتی علیه تست استرینها نشان دادند بطوریکه در شکل1 مشاهده میگردد این باکتریها علاوه بر سویه میکروکوکوس لوتئوس بر باکتری اسپوردار باسیلوس سرئوس نیز اثر مهاری نشان دادند.
شکل 1: هاله عدم رشد باکتریوسین های حاصل از لاکتوباسیلها بر سویههای استاندارد باسیلوس سرئوس (شکل الف) و میکروکوکوس لوتئوس (شکل ب).
جهت حذف اثر اسیدهای آلی، وبررسی خواص باکتریوسین تولیدی مراحل خالص سازی انجام گردید. برای جداسازی این مولکولهای پروتئینی از روش رسوبدهی با سولفات آمونیوم و سپس بعد از دیالیز پروتئینها، نمونهها لیوفیلیزه و محصول در 15 میلیلیتر بافر حل و برای ژل فیلتراسیون استفاده گردید. برای نمونههای باکتریوسین سویههای بومی b4 و 48 در هر مرحله تخلیص، مقدار پروتئین و فعالیت باکتریوسینی اندازهگیری (جداول2 و3) و بطورکلی کاهش در مقدار پروتئین و افزایش فعالیت ویژه (Specific Activity) ما را به درصد تخلیص باکتریوسین رهنمون ساخت.
جدول 2 : مراحل مختلف و ضرایب تخلیص باکتریوسین حاصل از سویه b4
جدول 3 : مراحل مختلف و ضرایب تخلیص باکتریوسین حاصل از سویه 48
همانگونه که در نمودار (1 الف و ب) دیده میشود، در این بررسی هریک از سویههای مورد آزمایش در ژل فیلتراسیون، دو ناحیه جذبی در250 نانومتر تشخیص داده شد که در مورد سویه 48 لولههای شماره 11 تا 16 و در مورد سویه b4 لولههای شماره 10 تا 15 فعالیت ضد رشد داشتند.
نمودار1 : منحنی بررسی خروج فراکشنهای پروتئینی از ستونهای ژل فیلتراسیون برای باکتریوسینهای سویههای 48 (نمودار الف) و b4 (نمودارب)
شکل2، الکترفورز باکتریوسینهای حاصل از دو سویه را نشان میدهد مقایسه باندها با مارکر نشان داد که وزن باکتریوسینهای موجود در این دو سویهها حدود 40 تا 50 کیلودالتون میباشد .
شکل 2: الکتروفورز نمونههای b4 (تصویر A) و 48 (تصویر B) به همراه مارکر وزن مولکولی. نمونه 1 تا 6 مربوط به تکرارهای متفاوت در مراحل مختلف تخلیص است.
بحث و نتیجهگیری سویههای مختلف باکتریهای اسید لاکتیک نظیر لاکتوباسیلها و لاکتوکوکوسها با تولید اسیدهای آلی از جمله اسید لاکتیک، تولید آنزیمها و متابولیتهای مختلف و از جمله باکتریوسینها توانایی بالایی جهت کنترل آلودگیهای مختلف میکروبی در مواد غذایی دارند (Rajaram et al., 2010). بسیاری از این باکتریها به عنوان پروبیوتیکها در حفظ سلامت انسان نقش به سزایی دارند. قدرت پروبیوتیکها در داشتن خواص فوق باعث گسترش تحقیقات در این زمینه گردیده است ((Mirdamadi et al., 2007. یکی از باکتریوسینهای مجازی که اکنون در صنعت غذا کاربرد فراوان یافته نیسین است. نیسین بوسیله لاکتوکوکوس لاکتیس تولید (Tafreshi et al., 2010a) و به عنوان یک نگهدارنده بیولوژیک طبیعی در فرآوردههای غذایی استفاده میگردد امروزه محققین با به دام اندازی نیسین در نانو ساختارهای بیولوژیک، فرمولهای آهسته رهش آنرا برای مواد غذایی تخمیری طراحی نمودهاند (Zohri et al., 2009; Mirdamadi et al., 2009). با وسیعتر شدن دامنه استفاده از این باکتریوسین و گسترش مقاومت سویههای میکروبی به مواد ضد رشد، محققین به فکر شناسایی باکتریوسینهای جدید دیگر افتاده و تحقیقات زیادی جهت شناسایی و تولید این مواد طبیعی در کشورهای مختلف دنیا در جریان است Anas et al., 2008 (Mirdamadi et al., 2007, Poor Ahmad et al., 2006; (Rajaram et al., 2010. از ویژگیهای مهم این باکتریوسینها طیف اثر گسترده آن میباشد. همانگونه که ذکر شد، در این تحقیق سویههای لاکتوباسیل بومی از ماست و لبنیات مناطق مختلف ایران جداسازی و از نظر تولید باکتریوسین مقایسه گردیدند. از میان هشت سویه که بیشترین باکتریوسین را تولید نمودند (جدول1). دو سویه با نامهایb4 و 48 با طیف اثر وسیع انتخاب و باکتریوسین تولیدی آنها خالص گردید. هریک از لاکتوباسیلها الگوی مهار رشد متفاوتی علیه سویههای مورد آزمایش نشان دادند (شکل1). دو سویه لاکتوباسیل بومی b4 و48 تقریبا علیه تمام سویههای استاندارد با قدرت متفاوت اثر مهاری داشتند و قویترین سویهها از نظر تولید باکتریوسین بودند. همچنین M .luteus PTCC 1169 به عنوان حساسترین سویه وE. coli PTCC1399; Candida albicans PTCC5027; E. fecalis PTCC1393 مقاومترین تست استرینها تشخیص داده شدند. عدم تاثیر قوی این باکتریوسینها بر روی باکتریهای گرم منفی مشابه نیسین میباشد. نیسین روی باکتریهای استافیلوکوکوس اورئوس، لیستریا مونوسایتوژنز و گونههای مختلف باسیلوس و کلستریدیوم اثر باکتری کشی دارد. اما بطور خالص بر باکتریهای گرم منفی بیتأثیر است. این باکتریوسین به همراه مواد شلاته کننده و متابولیتهای دیگر در مواد غذایی به خوبی رشد باکتریهای گرم منفی را نیز مهار مینماید (Mirdamadi et al., 2009; Tafreshi et al., 2010b)، لذا میتوان امیدوار بود که این باکتریوسینها نیز با سایر هردلها اثر بیشتری بر تمام سویهها داشته باشد. باکتریوسینها در فرم خام، ترکیباتی غیر قابل دیالیز، مقاوم به حرارت، غیرحساس به کاتالاز و حساس به آنزیمهای پروتئولیتیک، هستند (Ogunbanwo et al., 2003) و لذا در مراحل تخلیص، تکنیکهای مختلف به راحتی مورد ارزیابی قرار گرفت. در این روش حلالیت پروتئین با افزودن نمک سولفات آمونیوم، حلال ایزوپروپانل کاهش داده و رسوبدهی را برای تفکیک پروتئینها از یکدیگر انجام شد. همچنین میتوان از آن به عنوان یک مرحله پیش از مراحل تخلیص نهایی برای جداسازی محصولات جانبی نامطلوب مانند اسیدهای نوکلئیک، رنگدانهها و دیگر اجزای باقیمانده از محلول حاصل از تخمیر استفاده کرد. استفاده از آمونیم سولفات در جداسازی باکتریوسین، کارایی بهتری نسبت به ایزوپروپانول نشان داده و دیالیز پروتئینها بطور چشمگیری موجب جداسازی بهتر باکتریوسین از املاح و افزایش فعالیت مهاری باکتریوسینها گردید (جدول 2). نتایج این مرحله با نتایج Ogunbanwo و همکاران (2003) در مورد تخلیص پروتئینها مطابقت نشان داد آنها با استفاده از حلالهای آلی، نشان دادند که باکتریوسینها را میتوان نهتنها از فاز آبی بلکه از فاز آلی نیز جدا نمود و این نشان میدهد که حداقل قسمتی از مولکولهای باکتریوسین ویژگی هیدروفوبیک یا آبگریزی دارند و این ویژگی در اغلب باکتریوسینها مشترک است. پدیوسینPA1 نیز توسط رسوب با آمونیوم سولفات و سپس کروماتوگرافی فاز معکوس خالص گردیده است (Ralphet al., 1995). این روش با کمی تغییر برای خالص سازی Mesentericin Y105 نیز بکار گرفته شده است مایع کشت تحت کروماتوگرافی روی ستون آگارز قرار گرفت و با عبور از غشائی با Cut off 5 KDa اولترافیلتره و نهایتاً توسطHPLC فاز معکوس خالص گردید (et al., 1995 (Leer. همانگونه که در نمودار (1- الف) و (1- ب) دیده میشود، در این بررسی هریک از سویههای مورد آزمایش در ژل فیلتراسیون، دو ناحیه جذبی در250 نانومتر حاصل گردید. در بررسی فعالیت باکتریوسینی، هردو آنها دارای خاصیت مهار کننده رشد روی سویههای استاندارد بودند و نشان داده شد که با افزایش خلوص باکتریوسینها، به طور چشمگیری فعالیت ضد رشد آنها روی کلیه سویههای استانداردافزایش مییابد. همانگونه که در جداول شماره 2 و3 دیده میشود در طی مراحل تخلیص، در هر مرحله غلظت پروتئین کاهش ولی فعالیت باکتریوسین افزایش پیدا میکند بطوریکه برای سویه 48 میزان پروتئین از 28/302 به 11/0 میلی گرم میرسد یعنی بیش از 2700 برابر پروتئینهای غیر باکتریوسینی در محیط کشت وجود داشته که در مراحل تخلیص دور ریخته شده است. در عوض میزان فعالیت از 6600 واحد به 1100 رسیده یعنی در این فرآیند 4/83 درصد باکتریوسین نیز از دست رفته یا غیر فعال گردیده است بطوریکه میزان فعالیت ویژه که نشان دهنده خلوص باکتریوسین است از 83/21 به 10000 رسیده است یعنی باکتریوسین حدود 458 برابر خالص گردیده است. این روند برای سویهb4 نیز با اختلافاتی تکرار میگردد ولی برای این سویه میزان تخلیص کمتر و در حدود 157 برابر بوده است. این بدان مفهوم است که میزان پروتئینهای غیرباکتریوسینی در این سویه بسیار بیشتر تولید شده است و در نتیجه در مراحل خالصسازی مقادیر بیشتری از باکتریوسین از دست رفته و یا ناخالصی بیشتری در محصول نهایی باقی مانده است. به عبارت دیگر محیط MRS برای تولید باکتریوسین توسط سویه 48 مناسبتر میباشد. یعنی محیط رشد برای تولید باکتریوسین نقش مهمی بازی میکند و هر سویه در یک نوع ترکیب غذایی خاص قدرت بالاتری برای تولید باکتریوسین خواهد داشت. از این مطالب میتوان این نتیجه را گرفت که اگر از سویههای لاکتوباسیل برای حفظ مواد غذایی از فساد و رشد باکتریهای بیماریزا استفاده میشود باید در نظر گرفت که کدام سویه در آن ماده غذایی خاص قدرت بالاتری دارد. این یافته در مورد لاکتوکوکوس لاکتیس PTCC 1336 که تولید کننده نیسین است در پنیر اولترافیلتر بررسی و نشان داده شد که میزان تولید نیسین در پنیر کاهش اما اثر هم افزایی نیسین با متابولیتهای دیگر باکتری بشدت افزایش مییابد (Mirdamadi et al., 2009). در این تحقیق با توجه به وزن ملکولی بسیار نزدیک باکتریوسینهای حاصل از دو لاکتوباسیل 48 و b4 که حدود 40 تا 50 کیلودالتون بدست آمد (شکل 2)، طیف اثر تقریبا مشابه آنها (جدول 1) و الگوی خروج فراکشنها از ستون الکتروفورز هر دو باکتریوسین (شکل2) این احتمال قوت مییابد که این دو باکتریوسین ساختاری نزدیک به هم داشته باشند و تنها تفاوت عمده آنها سویههای مولد آنها میباشد. باکتریوسینهای متعددی از باکتریهای لاکتیکی گزارش شده استRajaram و همکاران از یک سویه لاکتوکوکوس لاکتیس جدا شده از محیطهای آبی یک نوع باکتریوسین را خالص خصوصیات آن را گزارش نمود (Rajaram et al., 2010). این در حالی است که بسیاری از محققین دیگر از سویه لاکتوکوکوس لاکتیس نیسین را جداسازی و خالص نموده اند ((Tafresh et al., 2010a. درمقایسه میتوان گفت که نیسین هم با 34 اسید آمینه و وزن ملکولی 12/3354 دالتون دارای دو فرم A وZ است، که تفاوت آنها در نوع اسید آمینه شماره 37 میباشد. نوع A دارای هیستیدین و نوع Zدارای اسید امینه آسپارژین است. همانگونه که سویههای مختلف لاکتوکوکوس میتواند انواع مختلف نیسین تولید نماید ((Tafreshi et al.,2010a. این دو سویه نیز باکتریوسینهایی با ساختار و طیف اثر نزدیک به هم تولید نمودهاند. بررسی توالی اسیدهای آمینه این دو باکتریوسین میتواند پاسخ نهایی به صحت و یا عدم صحت نظزیه فوق باشد، همچنین Noonpakdee و همکاران در سال 2009 نیز شناسایی دو پپتید از لاکتوباسیلوس پلانتاروم جدا شده از محصولات تخمیری که خاصیت باکتریوسینی دارند را گزارش کرده است. محققین زیادی اکنون در حال گزارش باکتریوسینهای تولیدی از میکروارگانیسمها بخصوص لاکتوباسیلها میباشند. این واقعیت که اکثر این باکتریها قادر به تولید باکتریوسینهای مفید هستند توسط Ogunbanwo و همکاران (2003) در مورد باکتریوسینهای حاصل از لاکتوباسیلهای موجود در کاساوا و دانههای ذرت و Invanova و همکاران (2000) در مورد باکتریوسینهای حاصل از لاکتوباسیلهای موجود در پنیر زرد بلغار، Anas و همکاران (2008) فعالیت ضد میکروبی لاکتوباسیلهای جدا شده از شیر بز و نیز بسیاری دیگر گزارش گردیده است.اگرچه بعضی از مواد شبه باکتریوسینی تولید شده توسط باکتریهای گرم مثبت (بویژه برخی از آنها که توسطلاکتوباسیلها و لاکتوکوکسیها تولید میشوند)، طیف مهارکنندگی نسبتاً کمی دارند؛ اما بسیاری از آنها، بسیار فعالتر از کلیسینها هستند ((Ralph et al., 1995 و به طور کلی علیه طیف وسیعی از باکتریهای گرم مثبت و بعضی از سویههای گرم منفی، مؤثرند مثلاً لاکتوکوکسین A که یک باکتریوسین کلاس II است به طور اختصاصی میتواند لاکتوکوکوسها را بکشد (Holo et al., 1991). فعالیت مواد باکتریوسینی علیه سویههای حساس و همچنین میزان حساسیت ظاهری سویهها، اساساً در بعضی pH یا در حضور مواد شیمیایی که دیواره باکتری را ضعیف میکنند، افزایش پیدا میکند (Ganzle et al., 2000). در پایان با توجه به فعالیت باکتریوسینی این سویههای بومی، به خوبی اهمیت تحقیق بر سویههای بومی جهت جداسازی سویههای مناسب پروبیوتیک و تولید کننده مواد بیولوژیک جدید که در محافظت از فرآوردهها و غذاهای تخمیری سنتی و تجاری نقش دارند را نشان میدهد.
منابع
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
مراجع | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 4,059 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,360 |