Hoạt tính kháng khuẩn của Nisin và ứng dụng trong bảo quản thực phẩm

Khái niệm Nisin là một bacteriocin, có bản chất là một peptide kháng khuẩn đa vòng, chứa 34 acid amin, được tổng hợp bởi một nhóm vi khuẩn Gram dương thuộc loài Lactococcus và Strept

Trường ĐH Nông Lâm

Tp.HCM

Khoa Công Nghệ Thực Phẩm

Hoạt tính kháng khuẩn của Nisin và ứng dụng trong bảo

quản thực phẩm

GVHD: Vũ Thị Lâm An

Các thành viên nhóm:

1) Lê Thị Thanh Thúy

2) Nguyễn Thị Huỳnh Giao

3) Đào Thị Tuyết Minh

4) Huỳnh Tống Lệ Hải

5) Võ Thị Tinh Quy

6) Huỳnh Thị Lợi

7) Nguyễn Thị Ngọc Nhân

I Lịch sử phát triển Nisin

II Khái niệm

 Nisin là một bacteriocin, có bản chất là

một peptide kháng khuẩn đa vòng, chứa

34 acid amin, được tổng hợp bởi một nhóm vi khuẩn Gram dương thuộc loài

Lactococcus và Streptococcus (Lubelski

et al 2008; De Arauz et al 2009)

+ Công thức phân tử: C143H230N42O37S7

+ Khối lượng phân tử: 3.354,07 g/mol

Cấu trúc của Nisin

 CẤU TRÚC CỦA NISIN

III Phân loại

Gồm 2 loại:

Biến thể tự nhiên: được xác định từ

một loạt các sinh vật taxonomically biệt lập từ một phạm vi rộng lớn của môi trường

Biến thể biến đổi gen: phát triển để

nâng cao hiệu quả và tính ổn định của nisin trong điều kiện sinh lý khác nhau,

và để tăng cường các tính dược động học của nó cho một loạt các ứng dụng sinh học

Biến thể tự nhiên: Nisin A, nisin Z, nisin F, Nisin Q, Nisin U, nisin U2, nisin H, nisin P

Biến thể biến đổi gen: Nisin

Z N20K và M21K , nisin A K22T,

A N20P, A M21V, A K22S, S29A, S29D, S29E và S29G

 Cấu trúc peptide của các

Nisin

Các gene mã hóa cho việc sản xuất Nisin :

+ Gen cấu trúc mã hóa các prenisin.

+ Gene miễn dịch

+ Gene mã hóa ABC-transporter

+ Gene điều hòa HPK

VI Sản xuất Nisin:

1 Sinh tổng hợp Nisin:

a Di truyền học :

Bước 1: Sinh tổng hợp phân tử tiền bacteriocin.

Bước 2: Phân tử tiền bacteriocin bị biến đổi bởi Lan

B, Lan C màng bởi hệ thống vận chuyển ABC Lan T,đồng thời được biến đổi bởi Lan C để phóng thích phân tử bacteriocin trưởng thành

Bước 2: Phân tử tiền bacteriocin bị biến đổi bởi Lan

B, Lan C màng bởi hệ thống vận chuyển ABC Lan T,đồng thời được biến đổi bởi Lan C để phóng thích phân tử bacteriocin trưởng thành

Bước 3: Histidine protein kinase (HPK) cảm ứng sự

hiện diện của bacteriocin và tự phosphoryl hóa.

Bước 3: Histidine protein kinase (HPK) cảm ứng sự

hiện diện của bacteriocin và tự phosphoryl hóa.

Bước 4: Nhóm phosphoryl hóa (P) được chuyển qua

nhân tố đáp ứng điều hòa (response regulator – RR).

Bước 4: Nhóm phosphoryl hóa (P) được chuyển qua

nhân tố đáp ứng điều hòa (response regulator – RR).

Bước 5: Nhân tố RR hoạt hóa sự phiên mã của các

gene được điều hòa.

Bước 5: Nhân tố RR hoạt hóa sự phiên mã của các

gene được điều hòa.

Bước 6: Sự hiện diện của bacteriocin cảm ứng hoạt

động tự miễn của tế bào sản xuất sự tự miễn được điều khiển bởi các protein miễn dịch Lan I, protein vận chuyển ABC và Lan FEG.

Bước 6: Sự hiện diện của bacteriocin cảm ứng hoạt

động tự miễn của tế bào sản xuất sự tự miễn được điều khiển bởi các protein miễn dịch Lan I, protein vận chuyển ABC và Lan FEG.

 Nisin được phiên mã tạo thành một prenisin bất hoạt có khoảng

57 amino acids, bao gồm: leader peptide dài 23 amino acids và propeptide dài 34 amino acids

b Biến đổi sau dịch mã của

Nisin:

2 Lên men vi sinh vật

Môi trường lên

men

Môi trường lên

men

Xử lí Lên men

Dịch sau lên men

Hấp phụ tế bào Thu hồi Nisin

Quy trình sản xuất Nisin:

a Nguồn vi sinh vật: Chủng

Lactococcus lactic 145 có đặc tính sử

dụng sacaroza làm nguồn cacbon là một đặc điểm quan trọng được lựa chọn

b Môi trường: Môi trường CM có nguồn cacbon là sacarose cho năng suất sinh tổng hợp nisin của chúng tốt hơn so với môi trường MRS và M17

 Phương pháp kết tủa bằng sunphat

amon

 Phương pháp hấp phụ - phản hấp bằng sinh khối Lactococcus lactis

c phương pháp thu hồi Nisin

VI Hoạt tính kháng khuẩn

1 Sự tương tác của nisin với màng

sinh học:

 Nisin chủ yếu là hoạt động chống lại vi khuẩn Gram dương

 Nisin chống lại các vi khuẩn Gram âm

như Escherichia coli và Salmonella.(khi

kết hợp với hóa chất)

 Ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA) có thể làm tăng tác dụng ức chế của một số chất kháng khuẩn như nisin, giúp chống lại các vi khuẩn Gram âm

 Khi nisin, carvacrol và EDTA được kết

hợp, sự tăng trưởng của S Typhimurium

bị ức chế ở 4 ° C và 37 ° C

 Các màng sinh chất vi khuẩn là mục tiêu cho nisin và nisin giết chết các tế bào bằng cách hình thành lỗ

2 Sự tương tác của nisin với hệ thống mô hình màng

 Bước 1: Nisin liên kết với đầu C thông

qua các tương tác tĩnh điện với các lipid anion (các lipid có tính axit và mang điện tích âm, như phosphatidylglycerol)

 Bước 2: Sự gắn kết nisin vào màng tế

bào.

Gồm 2 cơ chế:

a Sự hình thành lỗ của Nisin

 Bước 3: Hình thành lỗ của nisin

Mô hình “barrel-stave”

 Bước 4: phần bên phải đại diện cho

các tình huống khi phospholipid là thành phần tác động của các lỗ và sự di chuyển của toàn bộ peptide.

b Ức chế thành tế bào sinh tổng hợp

của lipid II vào chuỗi peptidoglycan.

Tổng hợp Peptidoglycan

Mô hình lipid II cho sự hình

thành lỗ của nisin

Mô hình Wedge- hình thành lỗ nisin

Sử dụng nisin để kiểm soát vi khuẩn acid lactic hư hỏng

Khả năng kháng khuẩn tốt thích hợp cho

các loại thực phẩm bảo quản ở nhiệt độ thấp

và nhiệt độ phòng

Nisin như là một thuốc hỗ trợ trong công nghệ chế biến thực phẩm

làm ảnh hưởng đến các chất dinh dưỡng cũng như màu, mùi vị hay trạng thái của thực phẩm

2 Nisin trong công nghệ thực

phẩm:

thịt, đồ uống lên men như bia, nước ép trái cây, các loại nước sốt

với nisin sử dụng trong chế phẩm kháng khuẩn bao bì thực phẩm

 Nisin được sử dụng để ngăn chặn

sự phát triển tự nhiên của bào

tử Clostridium botulinum (tại Mỹ)

 Với các sản phẩm đồ hộp, nisin được dùng để giảm khả năng bền nhiệt của vi khuẩn và ngăn chặn quá trình thối rữa của sản phẩm.

Ở pH = 2,0 ở 121oC 30 phút, sản phẩm vẫn

ổn định Ở pH cao hơn độ ổn định giảm

15 – 30 phút

nhiều năm ở nhiệt độ bình thường hoạt tính kháng sinh của nó không giảm

Nhắc lại bài

chủ yếu đối với loại vi khuẩn Gram gì?

A Gram dương

B Gram âm

A

Câu 2 Tại sao hoạt tính kháng

khuẩn của nisin đối với Vi khuẩn Gram âm bị hạn chế?

(lipopolysaccharide) nên nó làm hạn

chế kháng khuẩn của nisin, chỉ khi kết

hợp với hóa chất gây tổn thương màng

ngoài của nó thì nisin có thể chống lại

các vi khuẩn Gram âm như Escherichia

coli và Salmonella

Câu 3 Tại sao nisin tạo lỗ trên màn

lại giết chết tế bào vi khuẩn?

 Sự hình thành lỗ gây ra sự biến thể của ion gradient quan trọng và đồng thời phân tán động lực proton của vi khuẩn, sẽ dẫn đến sự thoát ra nhanh chóng một số hợp chất trong tế bào: amino acid, ATP,… làm chết tế bào.

Câu 4 Lipid II là một tiền chất của sự

tổng hợp thành tế bào vi khuẩn đúng hay sai?

ĐÚNG

Câu 5 Trong sản xuất Nisin, giai

đoạn Thu Hồi Nisin có bao nhiêu phương pháp?

A

Câu 6 Nisin được sản xuất bằng

cách nào?

dụng vi khuẩn Lactococcus lactis

Câu 8 Nisin có bản chất là một polypeptide kháng khuẩn đơn vòng, chứa 34 acid amin, được tổng hợp bởi một nhóm vi khuẩn Gram dương thuộc loài Lactococcus và

Streptococcus đúng hay sai?

SAI

 Nisin có bản chất là một Peptide

kháng khuẩn đa vòng

Câu 9 Nisin chứa bao nhiêu acid

Câu 11 ở điều kiện nào nisin bị

Tài liệu tham khảo

J.M Shin, J.M Gawk, P Kamarajan, J.C Fenno, A.H Rickard, Y.L Kapila 2015

Biomedical application of nisin Journal of Applied Microbiology 120: 1449-1465.

Fernanda Mozzi, R?ul R Raya, Graciela M Vignolo

John Wiley & Sons, 11 thg 9, 2015 Biotechnology of Lactic Acid Bacteria: Novel

Applications Second edition Wiley Backwell - 392 pages: 89.

https://vi.wikipedia.org/wiki/Nisin

http://luanvan.co/luan-van/vi-sinh-thuc-pham-bacteriocin-va-ung-dung-45907/

cua-bacteriocin-trong-cong-nghe-thuc-pham.htm

http://text.123doc.org/document/2847476-cong-nghe-san-xuat-bacteriocin-va-ung-dung- thu-h-i-nisin-t-vi-khu-n-lactococcus-lactis

http://vast.ac.vn/khoa-hoc-va-phat-trien/nghien-cuu/1385-nghien-c-u-cong-ngh-len-men-va-http://text.123doc.org/document/3339929-nisin-hoat-dong-khang-khuan-va-ung-dung.ht m

http://phugiathucphamvmc.com/nisin-chat-bao-quan-co-nguon-goc-tu-nhien.html

bacteriocin, nisin.

Delves Broughton-J  1,   Blackburn P  , Evans RJ ,  Hugenholtz J 

T JIN AND H ZHANG, 2008 Institute of Food Technologists, JOURNAL OF FOOD

SCIENCE, Vol 73, Nr 3, 2008— JFS M: Food Microbiology and SafetyM127-M137

CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC

BẠN ĐÃ LẮNG NGHE VÀ

THEO DÕI