3. Tổng quan về vi khuẩn lactic
3.7. Khả năng kháng nấm của vi khuẩn lactic
3.7.3. Các hợp chất kháng khuẩn khác
Bacteriocin là protein có hoạt tính sinh học do vi khuẩn tiết ra, có thể tiêu diệt hoặc ức chế sự tăng trưởng của các vi khuẩn khác có quan hệ họ hàng với chúng.
Bacteriocin có hoạt tính kháng khuẩn, được sản sinh ra bởi nhiều nhóm vi khuẩn đa dạng, có thể khác nhau bởi phương thức và phổ hoạt động, phân tử lượng, đặc điểm sinh hóa và nguồn gốc gene (Klaenhamme, 1993).
Bacteriocin có bản chất là peptide kháng khuẩn sinh ra để chống lại vi khuẩn khác, vi khuẩn tạo ra loại bacteriocin nào thì có khả năng kháng lại chính bacteriocin đó. Các
37
tế bào sản xuất thì miễn dịch với hoạt tính bacteriocin (TS. Vũ Thị Lâm An, 2013).
Bacteriocin được sinh ra ở cả vi khuẩn Gram dương và âm, nhưng bacteriocin từ vi khuẩn lactic được nghiên cứu nhiều nhất do tính hiệu quả, mức độ an toàn và khả năng ứng dụng làm chất bảo quản có nguồn gốc tự nhiên trong công nghiệp thực phẩm.
Bacteriocin không phải thuốc kháng sinh; do chúng là các peptide được tổng hợp bởi ribosome vi khuẩn, không phải chất chuyển hóa thứ cấp nên nhanh chóng bị phân cắt bởi protease trong hệ thống tiêu hóa của người. Ưu điểm của bacteriocin là có hoạt tính kháng khuẩn cao ngay cả khi ở nồng độ rất thấp. Tuy nhiên, bacteriocin thường có phổ kháng khuẩn hẹp hơn kháng sinh. Khác với chất kháng sinh, bacteriocin thường được dùng trong thực phẩm và không có ảnh hưởng độc lên tế bào nhân chuẩn còn chất kháng sinh chỉ được dùng trong y tế và có ảnh hưởng độc lên tế bào nhân chuẩn. Trên thế giới bacteriocin được sản xuất bằng công nghệ lên men vi sinh bởi vi khuẩn lactic.
Một số bacteriocins được sử dụng rộng rãi được trình bày trong bảng 1.5.
Đa số các bacteriocin của vi khuẩn LAB có trọng lượng nhỏ (<10 kDa), điện dương, ổn định nhiệt và có màng thấm peptide và chia thành 3 lớp:
- Lớp I (Lantibiotics): Là những phân tử peptide nhỏ (<5kDa), chứa những amino acid hiếm và một số amino acid khử nước. Lantibiotic được tạo thành ở trạng thái bất hoạt với trình tự leader peptide ở đầu N, trình tự này sẽ bị cắt đi trong quá trình trưởng thành để phóng thích phân tử peptide hoạt hóa.
- Lớp II (Non-lantibiotics): Các bacteriocin nhỏ (< 10 kDa), không chứa Lanthionine, tương đối ổn định nhiệt và có màng peptide.
- Lớp III: Đây là nhóm các bacteriocin lớn (> 30 kDa), có tính thấm nước, không ổn định nhiệt và không được nghiên cứu rộng rãi.
- Lớp IV: Là các đại phân tử, kị nước, thường là những phức vì còn có thêm chất khác.
• Ứng dụng bacteriocin
38
- Ủ thực phẩm với giống bảo vệ (thường là vi khuẩn lactic – LAB: Lactic acide bacteria) để tạo bacteriocin. Trong trường hợp này, khả năng LAB sinh trưởng và tạo bacteriocin trong sản phẩm là quyết định.
- Bổ sung bacteriocin tinh chế hay bán tinh chế như là các chất bảo quản thực phẩm.
- Sử dụng bán thành phẩm lên men trước đó với một chủng sinh bacteriocin như là một thành phần trong quá trình chế biến thực phẩm.
- Một lựa chọn mới hiện nay trên cơ sở dạng thứ hai là dùng màng polyethylen hoạt tính bacteriocin cho đóng gói thực phẩm.
Bảng 1.5: Một số bacteriocins được sử dụng rộng rãi (M. P. Zacharof, 2012)
Chủng Bacteriocins Tác động
Lactococcus lactis spp.
Nisin Vi khuẩn gram dương
Lacticin 3147
Clostridium spp.
Listeria monocytogenes Staphylococcus aureus
Staphylococcus dysgalace
Enterococcus feacalis Propionibacterium acne
Streptococcus mutans L. acidphilus spp. Acidophin CH5 Vi khuẩn gram dương
L. plantarum spp.
Plantaricin EF, Plantaricin W, Plantaricin JK, Plantaricin S
Pediococcus Carnobacteria
Clostiridia
39
Leuconostoc gelidum Leucocin A Listeria monocytogenes Enterococcus feacalis L. casei spp. Lactocin 705 Listeria monocytogenes
Các vi khuẩn sinh acid lactic còn có khả năng ức chế sự phát triển gây bệnh thông qua một số các sản phẩm biến dưỡng ngoài bacteriocins. Khả năng đối kháng của các sản phẩm biến dưỡng của vi khuẩn LAB được trỉnh bày trong bảng 1.6.
Bảng 1.6: Khả năng đối kháng của các sản phẩm biến dưỡng của vi khuẩn LAB.
(Holzapfel và cộng sự, 1995)
Sản phẩm Các sinh vật ảnh hưởng
Acid lactic Vi khuẩn gram âm, 1 vài loài nấm Acid acetic Nấm men, nấm, vi khuẩn gây thối rửa
H2O2
Sinh vật gây bệnh, đặc biệt trong thức ăn giàu protein
Hệ thống lactoperoxidase với H2O2
Vi khuẩn gây bệnh (sữa và các sản phẩm làm từ sữa)
Lysozyme Vi khuẩn gram dương
Reuterin (3-OH- propoonaldehyde) Nấm mốc, nấm men
Diacetyl Vi khuẩn gram âm
Acid béo Các loại vi khuẩn khác nhau
40
Chất ức chế tăng trưởng nấm có tầm quan trọng cả trong việc kiểm soát tác nhân gây bệnh của con người và động vật, và trong công tác phòng chống nấm mọc trong thực phẩm và các vật liệu khác. Các phương thức hoạt động của kháng sinh chống nấm hiện nay là rất quan trọng cho sự ức chế nấm. Nhiều chất trong số các chất này được dành riêng cho sử dụng lâm sàng nhưng một số đang được sử dụng trong sự kiểm soát của nấm gây bệnh thực vật. Thuốc kháng sinh được xác định là chất được sản xuất bởi các vi sinh vật có tác dụng diệt hoặc ức chế sự phát triển của vi sinh vật khác ở nồng độ thấp.