3. Tổng quan về vi khuẩn lactic
3.7. Khả năng kháng nấm của vi khuẩn lactic
3.7.2. Các hợp chất kháng nấm
Bảng 1.3: Một số hợp chất được xác định có tiềm năng kháng nấm mốc và nấm men (Corsetti và cộng sự, 1998)
Hợp chất được xác định Nguồn sản xuất
4-hydroxy-phenyllactic acid
3-phenyllactic acid Lactobacillus plantarum 21B
31 3-hydroxydecanoic acid
3-hydroxydodecanoic acid 3-hydroxytetradecanoic acid 3-hydroxy-5-cis-dodecenoic acid
Lactobacillus plantarum MILAB14
Cyclo(Gly-Leu) Methylhydantoin Mevalonolactone
Lactobacillus plantarum VTTE- 78076
Caproic-, propionic-, buturic-, acetic-, formic- and n-valeric acid.
Lactibacillus sanfranciscensis CB1
Vi khuẩn lactic có khả năng sản xuất một lượng lớn các sản phẩm có tính axit và các hợp tố khác với hoạt tính kháng nấm mạnh. Đa số các chất kháng nấm được xác định đều có trọng lượng phân tử thấp bao gồm acid hữu cơ, H2O2, hợp chất proteinaceous, acid béo hydroxyl,…
a b
32
c
e f
g
d
h
33
Hình 1.3: Cấu trúc phân tử của các hợp chất kháng nấm
a) 4-hydroxy-phenyllactic acid, b) 3-phenyllactic acid,
c) 3-hydroxydecanoic acid, d) 3-hydroxydodecanoic acid, e) 3-hydroxytetradecanoic acid, f) 3-hydroxy cis-dodecenoic acid, g) Cyclo(Gly-Leu) methylhydantoin mevalonolactone,
h) Caproic acid, i) Propionic acid, j) Butyric acid, k) Formic aicd, l) n-valeric acid
i
l k
j
34
Bảng 1.4: Cơ chế kháng nấm của một số hợp chất
Acid hữu cơ
Tổng hợp của lactic acid và acid acetic là một trong những nhân tố chủ yếu chịu trách nhiệm về việc bảo tồn sinh học (Trias, Baneras, Badosa và Montesinos, 2008a). Sản xuất acid trong môi trường gây ra sự suy giảm pH dẫn đến sự ức chế của nấm, các phân tử acid gây ra sự phá vỡ màng tế bào. pH thấp sẽ chuyển đổi các phân tử acid phân ly thành các phân tử acid không phân ly khi pH giảm xuống dưới pKa của acid tương ứng (Piper, Calderon, Hatzixanthis và Mollapour, 2001). Các phân tử acid hoạt động ở dạng không phân tách, vì chúng là lipo-philic và do đó có thể đi qua màng tế bào chất.
Do pH nội bào cao, acid phân ly giải phóng proton và anion (cơ sở tiếp hợp) làm gián đoạn lực chuyển động của proton màng (Adams và Hall, 1988).
Sự ức chế tác nhân gây bệnh nấm bằng acid hữu cơ có thể liên quan đến sự ức chế hoạt động của enzyme, bên cạnh cơ chế phá vỡ màng tế bào gây ra bởi các cấu tử hoạt động không liên kết của các acid hữu cơ này (Gerez, Carbajo, Rollan, Torres, và Font de Valdez, 2010). Baek, Kim, Choi, Yoon, Kim (2012) và Lan et al. (2012) báo cáo việc sản suất hỗn hợp các acid hữu cơ của Leuconostoc và Weissella sp. việc sử dụng chúng trong việc bảo tồn sinh học để ngăn chặn sự phát triển của nấm gây hư hỏng thực phẩm.
Acid 3-phenyllactic (PLA) cũng ức chế nấm và vi khuẩn.
PLA ức chế sự phát triển của nấm Candida pulcherrima, C.
parapsilosis và Rhodotorula mucilaginosa (Schwenninger và cộng sự, 2008). Trong số vi khuẩn lactic, hoạt động của PLA từ Lact.
plantarum 21B được chứng minh bởi Lavermicocca et al. (2000) và
35
Lavermicocca, Valerio và Visconti (2003) lần đầu tiên chỉ ra rằng PLA được sinh ra từ Lactobacillus plantarum có khả năng ức chế sự sinh trưởng và phát triển của 23 chủng nấm mốc thuộc 14 loài của chi Aspergillus, Penicillium và Fusarium đặc biệt có những loài sinh độc tố như Aspergillus ochraceus, Aspergillus flavus, Penicillium roquefoti, Penicillium verrucosum và Penicillium citrium phân lập từ các sản phẩm như bánh, bột, ngũ cốc. Một số vi khuẩn lactic đã được chứng minh là có khả năng tổng hợp các axit PLA và 4-hydroxy- phenyllactic acid (Valerio, Lavermicocca, Pascale và Visconti, 2004).
Acid béo
Acid béo được biết là chất gây ức chế nấm (Hou và Forman, 2000). Bốn loại HFA kháng nấm, cụ thể là 3-(R)-hydroxydecanoic acid, 3-hydroxy-5-cis-dodecenoic acid,3-(R)-hydroxydodecanoic acid và 3-(R)-hydroxytetradecanoic acid, đã được phân lập từ dịch nuôi cấy nổi phía trên của Lact. plantarum MiLAB 14 (Sjogren, Magnusson, Broberg và Schnurer, 2003). Tất cả các HFA được tổng hợp trong giai đoạn tăng trưởng logarit. Điều này cho thấy HFA không xuất hiện từ màng tế bào lysed của tế bào vi khuẩn. Cơ chế hoạt động chính xác của hoạt động của HFA không được hiểu rõ. Cơ chế chung có thể là, chúng thể hiện hoạt động giống như chất tẩy rửa và phá vỡ màng tế bào vi khuẩn. Do đó, tính thấm của màng tăng lên và giải phóng các chất điện giải nội bào và protein từ tế bào nấm.
Lact. sanfrancisco CB1 từ bột chua sản xuất axit butyric, caproic, propionic và valeric ức chế sự phát triển của Fusarium sp., Penicillium sp., Aspergillus sp. và Monilia sp. (Corsetti, Gobbetti, Rossi và Damiani, 1998). Trong số này, axit caproic là hợp chất
36
kháng nấm chính hoạt động kết hợp với các axit khác.
Gần đây, Ryu, Yang, Woo và Chang (2014) đã tinh chế thuốc kháng nấm 3-hydroxy-decanoic acid, 5-oxododecanoic acid và 3- hydroxy-5-dodecenoic từ Lact. plantarum phân lập từ kim chi.
Roy và cộng sự báo cáo đã phân lập được 2100 khuẩn lạc lactic từ phô mai cũ và sữa trâu sống, đã cho thấy hoạt tính kháng nấm chống lại Aspergillus flavus IARI và phân lập nhiều nhất vi khuẩn Lactococcus subsp CHD-28.3 có hoạt tính kháng nấm chống lại Aspergillus flavus IARI, A.flavus NCIM 555, A.parasiticus NCIM 898 và Fusarium sp.. Nấm Aspergillus IARI được xem là chất cảm ứng cho chủng lactic này (Roy và cộng sự, 1996)
Chi Lactobacillus thường được phân lập và nghiên cứu nhiều nhất. Các chủng kháng nấm được phân lập từ các sản phẩm khác nhau như bột nhào chua (Corsetti và cộng sự, 1996), thức ăn ủ chua (Magnusson và Schnurer, 2001), phô mai và sữa (Roy và cộng sự, 1996).
Vi khuẩn lactic có khả năng sản xuất một lượng lớn các sản phẩm có tính axit và các hợp tố khác với hoạt tính kháng nấm mạnh. Đa số các chất kháng nấm được xác định đều có trọng lượng phân tử thấp bao gồm acid hữu cơ, H2O2, hợp chất proteinaceous, acid béo hydroxyl,…