فعالیت ضد قارچی شیرهای تخمیرشده با استفاده از کشت‌های منفرد یا ترکیبی لاکتیک اسید باکتری‌های پروتئولیتیک

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخنه کارشناسی ارشد، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 استادیار، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 دانش آموخته دکتری، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

4 گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان ایران

چکیده

سابقه‌ و هدف: در سال‌های اخیر استفاده از لاکتیک اسید باکتری‌ها به عنوان کشت‌های حفاظتی در تولید فراورده‌های تخمیری گسترش یاقته است. بخش قابل توجهی از فعالیت ضد قارچی لاکتیک اسید باکتری‌ها به متابولیت‌های تولید شده توسط آنها به ویژه اسیدهای آلی مختلف مربوط می‌شود. با این حال، اخیرا پپتید‌ها و هیدرولیز شده‌های پروتئینی تولید شده‌اند که فعالیت ضد قارچی داشته‌اند. هدف از این پژوهش، بررسی فعالیت جدایه‌های لاکتیک اسید باکتری‌های پروتئولیتیک در تولید شیر تخمیرشده‌ با خاصیت ضدقارچی بود.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش، شیر بدون چربی استریل شده با کشت‌های منفرد و ترکیبی لاکتوباسیلوس دلبروکی زیرگونه بولگاریکوس، لاکتوباسیلوس روتری و لاکتوکوکوس لاکتیس زیرگونه لاکتیس تلقیح (2 درصد، وزنی-وزنی) و فرآیند تخمیر با گرمخانه‌گذاری در 37 درجه سانتی‌گراد تا رسیدن به pH مطلوب 6/4-5/4 انجام گرفت. محتوای پپتیدی و نیز خاصیت ضد قارچی عصاره پپتیدی به‌دست آمده از شیرهای تخمیر شده در برابر آسپرژیلوس نایجر، پنی‌سیلیوم اکسپانسوم و کاندیدا آلبیکنس پس از انجام تخمیر و پس از 7 روز نگهداری در یخچال بررسی شد.
یافته‌ها: لاکتوباسیلوس روتری کمترین فعالیت پروتئولیتیک را در شیر نشان داد و در بین تمام نمونه‌ها، بیشترین محتوای پپتیدی در نمونه‌ای مشاهده شد که با کشت ترکیبی هر سه جدایه تخمیر شده بود که منجر به تولید 62/6 میلی‌گرم پپتید در هر میلی‌لیتر شد. عصاره حاوی پپتید نمونه‌های شیر تخمیر شده با کشت‌های ترکیبی (S23 و S123) پس از تخمیر با MIC برابر 20 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر از بالاترین فعالیت ضد کپکی برخوردار بودند. پس از 7 روز نگهداری خاصیت ضدکپکی نمونه S1 در مقابل پنی‌سیلیوم اکسپانسوم و نمونه S2 در مقابل پنی-سیلیوم اکسپانسوم و آسپرژیلوس نایجر به ترتیب با MIC برابر 20 و 40 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر افزایش یافت. همچنین همه نمونه‌های شیر تخمیری (زمان صفر) خاصیت ضد مخمری را بعد از 72 ساعت با MIC برابر با 40 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر حفظ کردند که پس از 7 روز نگهداری، این ویژگی در شیرهای تخمیر شده با کشت منفرد افزایش یافت.
نتیجه‌گیری: در طی تخمیر، بیشترین فعالیت پروتئولیزی در نمونه‌ای اتفاق افتاد که توسط ترکیبی از سه باکتری لاکتیکی تخمیر شده بود. عصاره حاوی پپتید همه نمونه‌های شیر تخمیر شده دارای خاصیت ضد کپکی و ضد مخمری بودند و اغلب نمونه‌ها در زمان صفر دارای MIC برابر 40 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر بودند که البته در برخی از نمونه‌ها، 7 روز پس از نگهداری خاصیت ضد قارچی افزایش یافت. در این پژوهش احتمال می‌رود بخشی از تأثیر ضدقارچی شیرهای تخمیری به دلیل پروتئولیز و محتوای پپتیدی آن‌ها باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Antifungal activity of fermented milks produced by single or co-cultures of proteolytic lactic acid bacteria

نویسندگان [English]

  • Shahram Loghman 1
  • Ali Moayedi 2
  • Mandana Mahmoudi 3
  • Morteza Khomeiri 4
1 MSc. Graduate, Department of Food Science, Gorgan university of agricultural sciences and natural resources
2 Assistant Professor, Department of Food Science and Technology, Gorgan University of agricultural sciences and natural resources
3 Department of Food Science and Technology, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
4 Dept. of Food Science and Technology, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
چکیده [English]

Background and objectives: In recent years, the use of lactic acid bacteria has expanded as protective cultures in the production of fermented products. They have inhibitory activities against different pathogenic or spoilage bacteria and fungi. A significant part of the antifungal activity of lactic acid bacteria is related to the metabolites produced by these organisms, in particular the various organic acids. However, recently peptides and protein hydrolysates with antifungal activity have been produced. The aim of this study was to investigate the activity of isolates of proteolytic lactic acid bacteria in the production of fermented milk with antifungal properties.
Materials and methods: In this study, sterilized skim milk was inoculated with single and co-cultures of Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Lactobacillus reuteri and Lactococcus lactis subsp. lactis (2%, w/w) and fermented at 37 °C to reach the optimum pH 4.5-4.6. The peptide content and antifungal properties of fermented milk against Aspergillus niger, Penicillium expansum and Candida albicans were evaluated after fermentation and 7 days of storage in the refrigerator.
Results: According to the results, Lactobacillus reuteri showed the least proteolytic activity in milk and among all the samples, the highest peptide content was observed in the sample fermented by combined cultures of all three isolates, resulting in the production of 62.6 mg peptide per ml. Peptide-containing extract of fermented milk samples from combined cultures (S23 and S123) had the highest anti-mold activity with a MIC of 20 mg/ml. After 7 days of storage, the anti-mold property of sample S1 against Penicillium expansum and sample S2 against Penicillium expansum and Aspergillus niger increased with a MIC of 20 and 40 mg/ml, respectively. Also, all samples of fermented milk (zero time) retained anti-yeast properties after 72 h with a MIC of 40 mg/ml, which after 7 days of storage, this property was increased in fermented milk with single culture.
Conclusion: During fermentation, the most proteolytic activity occurred in a sample fermented by a combination of three lactic bacteria. Peptide-containing extract of all fermented milk samples had anti-mold and anti-yeast properties, and most of the samples had a MIC of 40 mg per ml at day 0, although in some samples antifungal activities were increased after 7 days of storage. In this study, it is likely to be a part of the antifungal effect of fermented milks due to the proteolysis and resulted peptide content.
Keywords: Lactic acid bacteria, Proteolysis, Fermented milk, Antifungal property

کلیدواژه‌ها [English]

  • Lactic acid bacteria
  • Proteolysis
  • Fermented milk
  • Antifungal activity

مراجع

  1. Chaves-López, C., Serio, A., Paparella, A., Martuscelli, M., Corsetti, A., Tofalo, R., and Suzzi, G. 2014. Impact of microbial cultures on proteolysis and release of bioactive peptides in fermented milk. Food microbiology, 42: 117-121.
  2. Corrêa, A.P.F., Daroit, D.J., Coelho, J., Meira, S.M., Lopes, F.C., Segalin, J., and Brandelli, A. 2011. Antioxidant, antihypertensive and antimicrobial properties of ovine milk caseinate hydrolyzed with a microbial protease. Journal of the Science of Food and Agriculture, 91(12): 2247-2254.
  3. Crowley, S., Mahony, J., and van Sinderen, D. 2013. Current perspectives on antifungal lactic acid bacteria as natural bio-preservatives. Trends in Food Science & Technology, 33(2): 93-109.
  4. Dallagnol, A.M., Catalán CAN, Mercado, M.I., Font de Valdez, G., and Rollán, G.C. 2011. Effect of biosynthetic intermediates and citrate on the phenyllactic and hydroxyphenyllactic acids production by Lactobacillus plantarum CRL 778. Journal of Applied Microbiology, 111: 1447-1455.
  5. Delavenne, E., Ismail, R., Pawtowski, A., Mounier, J., Barbier, G., and Le
    Blay, G. 2013. Assessment of lactobacilli strains as yogurt bioprotective cultures. Food Control, 30: 206-213.
  6. Donkor, O., Henriksson, A., Vasiljevic, T., and Shah, N.P. 2006. Effect of acidification of probiotics in yoghurt during cold storage. International Dairy Journal, 16(10): 1181-1189. 
  7. Donkor, O., Henriksson, A., Vasiljevic, T., and Shah, N.P. 2007. Proteolytic activity of dairy lactic acid bacteria and probiotics as determinant of growth and in vitro angiotensin-converting enzyme inhibitory activity in fermented milk. Le Lait, 87(1): 21-38.
  8. Fernandez, B., Vimont, A., Desfossés-Foucault, E., Daga, M., Arora, G., and Fliss, I. 2017. Antifungal activity of lactic and propionic acid bacteria and their potential as protective culture in cottage cheese. Food Control, 78: 350-356.
  9. Georgala, A.K., Tsakalidou, E., Kandarakis, I., and Kalantzopoulos, G. 1997. An Index of Proteolysis Degree in Ewes' Milk and Ewes' Milk Yoghurt, by single Strains and Combinations of Streptococcus thermophilus and Lactobacillus delbreuckii subsp. bulgaricus, Isolated from Traditional Greek Yogurt. Food Science and Technology International Tokyo, 3 (3): 259-263.
  10. Gerez, C.L., Torres, M.J., De Valdez, G.F., and Rollán, G. 2013. Control of Spoilage Fungi by Lactic Acid Bacteria. Biological Control, 64 (3): 231-237.
  11. Gisela, A.G., Barberis, C., Pascual, L., Dalcero, A., and Barberis, L. 2012. Antifungal activity of two Lactobacillus strains with potential probiotic properties. FEMS Microbiol Lett, 332: 27-33.
  12. Gobbetti, M., Ferranti, P., Smacchi, E., Goffredi, F., and Addeo, F. 2000. Production of Angiotensin-I-converting-enzyme-inhibitory peptides in fermented milks started by Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus SS1 and Lactococcus lactis subsp. cremoris FT4. Applied and Environmental Microbiology, 66(9): 3898-3904.
  13. ISIRI. 2009. Yogurt-Features and assay methods. Institute of Standards and Industrial Research of Iran, Number 695.
  14. Juillard, V., Le Bars, D., Kunji, E.R., Konings, W.N., Gripon, J.C., and Richard, J. 1995. Oligopeptides are the main source of nitrogen for Lactococcus lactis during growth in milk. Applied and Environmental Microbiology, 61(8): 3024-3030.
  15. Khomeiri, M., Esazadeh Razlighi, S., and Nasrollahzadeh, A. 2017. Investigation of anti-yeast activity of Lactobacillus brevis and Enterococcus fascium isolated from Chal (fermented camel milk) on yeast causing spoilage in Doogh. Iran Biosystem Engineering, 47(4): 643-649. (In Persian).
  16. Leyva Salas, M., Thierry, A., Lemaître, M., Garric, G., Harel-Oger, M., Chatel, M., Lê, S., Mounier, J., Valence, F., and Coton, E. 2018. Antifungal Activity of Lactic Acid Bacteria Combinations in Dairy Mimicking Models and Their Potential as Bioprotective Cultures in Pilot Scale Applications. Frontiers in Microbiology, 9: article 1787.
  17. Li, H., Liu, L., Zhang, S., Uluko, H., Cui, W., and Liu, J. 2013. Potential use of Lactobacillus casei AST18 as bioprotective culture in yogurt. Food Control, 34: 675-680.
  18. Liu, M., Bayjanov, J.R., Renckens, B., Nauta, A., and Siezen, R.J. 2010. The proteolytic system of lactic acid bacteria revisited: a genomic comparison. BMC Genomics, 11: 36.
  19. Liu, J.R., Chen, M.J., and Lin, C.W. 2005. Antimutagenic and antioxidant properties of milk-kefir and soymilk- kefir. Journal of agricultural and food chemistry, 53(7): 2467-2474.
  20. Londero, A., León, A., Diosma, G., De Antoni, G., Abraham, A., and Garrote, G. 2014. Fermented Whey as Poultry Feed Additive to Prevent Fungal Contamination. Journal of the Science of Food and Agriculture, 94: 3189-3194.
  21. Luz, C., Saladino, F., Luciano, F.B., Mañes, J., and Meca, G. 2017. In vitro antifungal activity of bioactive peptides produced by Lactobacillus plantarum against Aspergillus parasiticus and Penicillium expansum. LWT - Food Science and Technology, 81: 128-135.
  22. Lynch, K.M., Pawlowska, A.M., Brosnan, B., Coffey, A., Zannini, E., Furey, A., McSweeney, P.L.H., Waters, D.M., and Arendt, E.K. 2014. Application of Lactobacillus amylovorus as an antifungal adjunct to extend the shelf-life of Cheddar cheese. International Dairy Journal, 34(1): 167-173.
  23. Nielsen, M.S., Martinussen, T., Flambard, B., Sørensen, K.I., and Otte, J. 2009. Peptide profiles and angiotensin-I-converting enzyme inhibitory activity of fermented milk products: effect of bacterial strain, fermentation pH, and storage time. International Dairy Journal, 19(3): 155-165.
  24. Nyanzi, R., Awouafack, M.D., Steenkamp, P., Jooste, P.J., and Eloff, J.N. 2014. Anticandidal activity of cell extracts from 13 probiotic Lactobacillus strains and characterisation of lactic acid and a novel fatty acid derivative from one strain. Food Chemistry, 164: 470-475.
  25. Pinto, E., Vale-Silva, L., Cavaleiro, C., and Salgueiro, L. 2009. Antifungal activity of the clove essential oil from Syzygium aromaticum on Candida, Aspergillus and dermatophyte species. Journal of Medical Microbiology, 58: 1454–1462.
  26. Pitt, J.I., and Hocking, A.D. 2009. Fungi and Food Spoilage. Boston, MA: Springer.
  27. Reis, J.A., Paula, A.T., Casarotti, S.N., and Penna, A.L.B. 2012. Lactic acid bacteria antimicrobial compounds: Characteristics and applications. Food Engineering Reviews, 4(2): 124-140.
  28. Rizzello, C.G., Losito, I., Gobbetti, M., Carbonara, T., De Bari, M.D., and Zambonin, P.G. 2005. Antibacterial activities of peptides from the water-soluble extracts of Italian cheese varieties. Journal of Dairy Science, 88(7): 2348-2360.
  29. Sangmanee, P., and Hongpattarakere, T. 2014. Inhibitory of multiple antifungal components produced by Lactobacillus plantarum K35 on growth, aflatoxin production and ultrastructure alterations of Aspergillus flavus and Aspergillus parasiticus. Food Control, 40: 224-233.
  30. Schwenninger, S.M., Lacroix, C., Truttmann, S., Jans, C., Spörndli, C., Bigler, L., and Meile, L. 2008. Characterization of low-molecular-weight antiyeast metabolites produced by a food-protective Lactobacillus-Propionibacterium coculture. Journal of Food Protection, 71: 2481-2487.
  31. Strom, K., Sjogren, J., Broberg, A., and Schnurer, J. 2002. Lactobacillus plantarum MiLAB 393 Produces the Antifungal Cyclic Dipeptides Cyclo(l-Phe-l-Pro) and Cyclo(l-Phe-trans-4-OH-l-Pro) and 3-Phenyllactic Acid. Applied and Environmental Microbiology, 68 (9): 4322-4327.
  32. Tropcheva, R., Nikolova, D., Evstatieva, Y., and Danova, S. 2014. Antifungal activity and identification of Lactobacilli, isolated from traditional dairy product “katak”. Anaerobe, 28: 78-84.
  33. Yang, Y., Bastos, M., and Chen, K.Y. 1993. Effects of osmotic stress and growth stage on cellular pH and polyphosphate metabolism in Neurospora crassa as studied by 31P nuclear magnetic resonance spectroscopy. Biochimica et Biophysica Acta, 1179: 141-147.
نشریه فرآوری و نگهداری مواد غذایی
دوره 11، شماره 2
بهمن 1398
صفحه 35-48

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار