2.3.3.1 Bacteriocins :
Bacteriocins là những hợp chất có bản chất là protein do vi khuẩn sinh tổng hợp và có khả năng ức chế sự phát triển của các giống vi khuẩn khác có liên hệ gần với giống sản xuất. Có rất nhiều giống vi khuẩn sinh tổng hợp bacteriocins, trong đó các vi khuẩn lactic (LAB) được quan tâm nhiều nhất do bacteriocin của LAB có phổ kháng khuẩn rộng và có tiềm năng được dùng làm chất bảo quản thực phẩm và ứng dụng trong dược phẩm (bảng 2.5).
Bacteriocins được tổng hợp từ LAB chia thành 4 lớp :
_Lớp I : Lantibiotics (lanthionine có chứa kháng sinh)là nhóm peptide nhỏ (<5 kDa) có chứa các amino acid hiếm như lanthionine (Lan), α- methyllanthionine (Melan), dehydroalanine, và dehydrobutyrine. Những bacteriocins này được cho vào nhóm Class I. Class I tiếp tục chia làm 2 loại lantibiotics type A và B phân loại theo cấu trúc hóa học và các hoạt động kháng khuẩn (Moll và những người khác năm 1999; van Kraaij và những người khác năm 1999; Guder và những người khác 2000).
_Lớp II : Các bacteriocin nhỏ (<10 kDa), ổn định với nhiệt, không có chứa peptide lanthionine là các bacteriocin Class II. Là nhóm lớn nhất trong hệ thống phân loại của bacteriocins, những peptide này được chia thành 3 phân nhóm. Class IIa bao gồm các peptide pediocin với có một đầu là N và kế tiếp là chuỗi -Tyr-Gly-ASN-Gly-Val-Xaa-Cys. nhóm này đã thu hút nhiều sự chú ý do khả năng chống Listeria của chúng (Ennahar và những người khác 2000b). Class IIb bao gồm bacteriocins có 2 chuỗi peptide khác nhau để hoạt động, và lớp IIc chứa các peptide còn lại của lớp, bao gồm cả bacteriocins thứ cấp.
_Lớp III : Các bacteriocins này không có các đặc trưng riêng biệt. Nhóm lớn (> 30 kDa) protein không bền bởi nhiệt nên các nhà khoa học về thực phẩm ít quan tâm. Class thứ 4 bao gồm các hợp chất bacteriocin với carbohydrate hoặc lipid đã được đề xuất bởi Klaenhammer (1993). Bacteriocins trong lớp này chưa được đầy đủ đặc trưng ở mức độ sinh hóa, để có thể định nghĩa lớp này đòi hỏi bổ sung thêm thông tin (Jimenez-Diaz và những người khác năm 1995; McAuliffe và những người khác 2001). Bacteriocins trong lớp này chưa được đầy đủ đặc trưng ở mức độ sinh hóa, để có thể định nghĩa lớp này đòi hỏi bổ sung thêm thông tin (Jimenez-Diaz và những người khác năm 1995; McAuliffe và những người khác 2001).
_Lớp IV : là những bacteriocin phức hợp, ngoài protein còn có thêm thành phần lipid và cacbohydrate. Hiện nay còn nhiều điều chưa biết về cấu trúc và chức năng và bacteriocin của lớp này vì chưa có phân tử nào của lớp này được tinh sạch.
Hình 2.8 : Cơ chế kháng khuẩn của bacteriocin Từ hình 2.8 :
_Lớp I (Nisin): Dạng A Lantibiotics gồm những phân tử lưỡng tính dài có thể tiêu diệt các tế bào mẫn cảm bằng cách tạo kênh trên màng sinh chất.
_Lớp II ( Sakasin): Chúng mang điện dương trong môi trường trung tính và chúng chứa một vùng kỵ nước hoặc vùng lưỡng cực. Do đó chúng là thây đổi tính thấm của màng tế bào.
Bacteriolysins ( lysostaphin) : tác động phá hủy vách tế bào.
Bảng 2.5 : Phổ hoạt động và đặc điểm của một số bacteriocin
Giống Bacteriocin Phổ hoạt động Đặc điểm
Lactococcus lactis subsp. lactis
Nisin Vi khuẩn gram dương Class I: lantibiotic, 3.5 kDa, 34 amino acid
3147 Listeria monocytogenes Staphylococcus aureus Streptococcus dysgalactiae Enterococcus faecalis Propionibacterium acne Streptococcus mutans 2 lantibiotic, 4.2 kDa, bền với nhiệt
Lactococcus lactis subsp.
cremoris
Lactococcin B
Lactobacillus Class II: khoảng 5 kDa, phổ tác động hẹp. Lactobacillus acidphilus Acidocin CH5
Vi khuẩn gram dương
Lactobacillus
cấu thành từ những phân tử lớn
Lactacin F Lactobacillus fermentum Enterococcus faecalis Lactobacillus
delbrueckii
Lactobacillus helveticus
Class II: 6.3 kDa, 57 amino acid, chịu được nhiệt độ 121OC trong 15 phút
Lactacin B Lactobacillus debrweckii Lactobacillus helveticus Lactobacillus bulgaricus Lactococcus lactis
Class III: 6.3 kDa, chịu nhiệt, chỉ được tổng hợp khi nuôi cấy ở pH 5.0 – 6. Lactobacillus amylovorus Lactobin A Lactobacillus acidophilus
Class II: 4.8 kDa, 50 amino acid, phổ tác
Lactobacillus debrweckii động hẹp Lactobacillus casei Lactocin 705 Listeria monocytogens Lactobacillus plantarum
Class II: cấu thành từ 2 bacteriocin ( mỗi bacteriocin) mỗi bacteriocin 3.4 kDa, 33 amino acid) Leuconostoc gelidum Leucocin A Lactobacillus Enterococcus faecalis Listeria monocytogenes
Class II: 3.9 kDa, 37 amino acid, ổn định ở pH thấp, chịu được nhiệt độ 100OC ở 20 phút. Leuconostoc mesenteroides Mesenterici n Y105 Enterococcus faecalis Listeria monocytogenes
Class II: 3.8 kDa, 37 amino acid, chịu được nhiệt độ 60OC trong 120 phút ở pH 4.5
Peliococcus acidilactici
Pediocin F vi khuẩn gram dương Class II: 4.5 kDa, thuộc enzyme proteolytic, bền với nhiệt, hòa tan chất hữu cơ, hoạt động ở pH rộng
Pediocin PA-1
Listeria monocytogenes Class II: 4.6 kDa, 44 amino acid
Pediocin AcH
Vi khuẩn gram âm và gram dương
Class II: 4.6 kDa, 44 amino acid, phổ tác
dụng rộng Pediococcus pentosaceous Pediocin A Lactobacillus Lactococcus Leuconostoc Pediococcus Staphylococcus Enterococcus Listeria Clostridum
Class II: 2.7 kDa, thuộc enzyme proteolytic, tồn tại ở 100OC trong 10 phút Lactobacillus sake Lactocin S Lactobacillus Leuconostoc Pediococcus Class I: 3.7 kDa, hoạt động ở pH 4.5 – 7.5
Sakacin P Listeria monocytogenes Class I: 4.4 kDa, chịu nhiệt
Lactobacillus curvatus
Curvacin A Listeria monocytogenes Enterococcus faecalis
Class II: 4.3 kDa
Lactobacillus helveticus
Helveticin J Lactobacillus bulgaricus Lactococcus lactis
Class III: 37 kDa, phổ tác động hẹp, giảm hoạt động sau 30 phút ở 100OC Đối với thử nghiệm tác nhân kháng là bacteriocin thì sau khi ly tâm thu dịch nuôi cấy của vi khuẩn probiotics, cần phải tiến hành trung hòa pH về 6 rồi mới cho dịch này cùng với môi trường phát triển của vi sinh vật chỉ thị vào môi trường lỏng Pepton Water. Sau đó tiếp tục đem ủ ở 370C trong 21h và đem đi đo
độ đục xác định phần trăm ức chế. Bởi nếu không trung hòa thì không thể loại bỏ được các tác nhân kháng còn lại sẽ gây ảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm này.