Bakteriocyny – charakterystyka i potencjał w utrwalaniu żywności

• Autorzy: Marciniak-Łukasiak Katarzyna , Szymańska Iwona , Kupiec Milena , Żbikowska Anna

Identyfikatory

DOI

10.15199/65.2020.2.7

Warianty tytułu

EN

Bacteriocins – characteristics and potential in food preservation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono charakterystykę bakteriocyn w kontekście ich zastosowania w konserwowaniu żywności. Bakteriocyny dzielą się na cztery klasy i w różnym stopniu wykazują aktywność antymikrobiologiczną, która jest wypadkową wielu czynników. Badania naukowe dowiodły, że bakteriocyny mogą być wykorzystywane jako biokonserwanty czy substancje wchodzące w skład opakowań do żywności. Najlepiej poznaną i najczęściej stosowaną bakteriocyną jest nizyna, należąca do klasy I – lantibiotyków. Nizyna skutecznie hamuje wzrost patogenów Gram-dodatnich. Wymaga dodatku innych substancji (np. lizozymu) do inhibicji form wegetatywnych i przetrwalnikowych bakterii Gram-ujemnych. Stosowanie bakteriocyn w branży spożywczej nie jest rozpowszechnione – obecnie dostępne na rynku są wyłącznie nizyna i pediocyna. Na razie badania nad działaniem bakteriocyn nie są wystarczające, a regulacje prawne dotyczące ich wprowadzenia na rynek – restrykcyjne. Jednak liczni naukowcy potwierdzili skuteczność stosowania bakteriocyn w różnych branżach przemysłu spożywczego, np. mleczarskiej, serowarskiej, mięsnej, rybnej, jajczarskiej czy owocowo-warzywnej. W związku z tym uznaje się za zasadne kontynuowanie doświadczeń prowadzonych z ich udziałem.

EN

In the article the characteristics of bacteriocins in the context of their use in food preservation was presented. Bacteriocins are divided into four classes and exhibit antimicrobial activity to varying degrees, which is the result of many factors. Scientific research has proven that bacteriocins can be used as bioconservants or substances in food packaging. The best known and most commonly used bacteriocin is nisin, belonging to class I – lantibiotics. Nisin effectively inhibits the growth of Gram-positive pathogens. It requires the addition of other substances (e.g. lysozyme) to inhibit vegetative and spore forms of Gram-negative bacteria. The application of bacteriocins in the food industry is not widespread - currently only nisin and pediocin are available on the market. So far, research on the activity of bacteriocins is not sufficient, and legal regulations regarding their introduction on the market are restrictive. However, many scientists have confirmed the effectiveness of using bacteriocins in various trades of the food industry, e.g. dairy, cheese, meat, fish, egg or fruit and vegetable trade. Therefore, it is considered reasonable to continue the experiments carried out with them.

Słowa kluczowe

PL

bakteriocyny; biokonserwanty; środki antymikrobiologiczne; opakowania aktywne; powłoki jadalne

EN

bacteriocins; bio-preservatives; antimicrobials; active packaging; edible coatings

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przemysł Spożywczy
• Rocznik: 2020
• Tom: T. 74, nr 2
• Strony: 36--43
• Opis fizyczny: Bibliogr. 43 poz.

Twórcy

autor

Marciniak-Łukasiak Katarzyna

• Zakład Technologii Tłuszczów i Koncentratów Spożywczych, Katedra Technologii i Oceny Żywności, Instytut Nauk o Żywności, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

autor

Szymańska Iwona

• Zakład Technologii Tłuszczów i Koncentratów Spożywczych, Katedra Technologii i Oceny Żywności, Instytut Nauk o Żywności, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

autor

Kupiec Milena

• Zakład Technologii Tłuszczów i Koncentratów Spożywczych, Katedra Technologii i Oceny Żywności, Instytut Nauk o Żywności, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

autor

Żbikowska Anna

• Zakład Technologii Tłuszczów i Koncentratów Spożywczych, Katedra Technologii i Oceny Żywności, Instytut Nauk o Żywności, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

Bibliografia

• [1] Abanoz H.S., B. Kunduhoglu. 2018. „Antimicrobial Activity of a Bacteriocin Produced by Enterococcus faecalis KT11 against Some Pathogens and Antibiotic-Resistant Bacteria”. Korean Journal for Food Science of Animal Resources, 38 : 1064-1079.
• [2] Ahmed Z., Y. Wang, Q. Cheng, M. Imran (2010) Lactobacillus acidophilus bacteriocin, from production to their application: An overview. African Journal of Biotechnology 9 (20) : 2843-2850.
• [3] Cameron A., R. Zaheer, E.H. Adator, R. Barbieri, T. Reuter, T.A. McAllister. 2019. „Bacteriocin Occurrence and Activity in Escherichia coli Isolated from Bovines and Wastewater”. Toxins 11 : 475.
• [4] Cavera V.L., T.D. Arthur, D. Kashtanov, M.L. Chikindas. 2015. „Bacteriocins and their position in the next wave of conventional antibiotics”. International Journal of Antimicrobial Agents 46 : 494-501.
• [5] Cleveland J., T.J. Montville, I.F. Nes, M.L. Chikindas (2001) Bacteriocins: safe, natural antimicrobials for food preservation. International Journal of Food Microbiology 71 : 1-20.
• [6] Cooksey K. 2005. „Effectiveness of antimicrobial food packaging materials”. Food Additives Contaminants 22 (10) : 980-987.
• [7] Cotter P.D., C. Hill, R.P. Ross. 2005. „Bacteriocins: Developing innate immunity for food”. Nature Reviews Microbiology 3 : 777-788.
• [8] Cursino L., J.M. Chartone-Souza, E. Nascimento, M.A. Andrea. 2002. „Recent updated aspects of colicins of Enterobacteriaceae”. Brazilian Journal of Microbiology 33 (3) : 185-195.
• [9] Dicks L., L. Dreyer, C. Smith, A.D. van Staden. 2018. „A Review: The Fate of Bacteriocins in the Human Gastro-Intestinal Tract: Do They Cross the Gut-Blood Barrier”. Frontiers in Microbiology 9 : 2297.
• [10] Drider D., G. Fimland, Y. Hechard, L.M. Mcmullen, H. Prevost. 2006. „The continuing story of class IIa bacteriocins”. Microbiology and Molecular Biology Reviews 70, 564-582.
• [11] Duran M., M.S. Aday, N.N.D. Zorba, R. Temizkan, M.B. Buyukcan, C. Caner. 2016. „Potential of antimicrobial active packaging ‘containing natamycin, nisin, pomegranate and grape seed extract in chitosan coating’ to extend shelf life of fresh strawberry”. Food and Bioproducts Processing 98 : 354-363.
• [12] Egan K., D. Field, M.C. Rea, R.P. Ross, C. Hill, P.D. Cotter. 2016. „Bacteriocins: Novel Solutions to Age Old Spore-Related Problems?”. Frontier in Microbiology 7 : 461.
• [13] Furlaneto-Maia L., R. Ramalho, K.R. Rocha, M.C. Fulraneto. 2020. „Antimicrobial activity of enterocins against Listeria sp. and other food spoilage bacteria”. Biotechnology Letters.
• [14] Galus S., M. Śliwiński. 2014. „Filmy i powłoki ochronne do serów”. Innowacyjne Mleczarstwo 2 (1) : 13-17.
• [15] Ghodhbane H., S. Elaidi, J.M. Sabatier, S. Achour, J. Benhmida, I. Regaya. 2015. „Bacteriocins Active Against Multi-Resistant Gram-Negative Bacteria Implicated in Nosocomial Infections”. Infectious Disorders Drug Targets 15 : 2-12.
• [16] Gniewosz M., A. Synowiec, M. Dyrda. 2009. „Zastosowania opakowań jadalnych o aktywności przeciwdrobnoustrojowej w utrwalaniu żywności”. Biotechnologia 87 (4) : 40-53.
• [17] Grabek-Lejko D., M. Kluz. 2017. „Bakterie fermentacji mlekowej i ich metabolity – możliwość zastosowania w biokonserwacji ryb i owoców morza”. Nauka. Przyroda. Technologie 11 (2) : 207-221.
• [18] Gwiazdowska D., K. Trojanowska. 2005. „Bakteriocyny – właściwości i aktywność przeciwdrobnoustrojowa”. Biotechnologia 1 : 114-130.
• [19] Ingaldi M., S.T. Dziuba. 2017. „Postrzegania bezpieczeństwa żywności przez polskich konsumentów”. Zeszyty Naukowe Quality. Production. Improvement 2 (7) : 106-118.
• [20] Khademi F., A. Sahebkar. 2019. „A systematic review and meta-analysis on the prevalence of antibiotic-resistant Listeria species in food, animal and human specimens in Iran”. Journal of Food Science and Technology 56 : 5167-5183.
• [21] Klaenhammer T.R. 1993. „Genetics of bacteriocins produced by lactic acid bacteria”. FEMS Microbiological Review 12 : 39-85.
• [22] Kruszewska D., H.G. Sahl, G. Bierbaum, U. Pag, S.O. Hynes, A. Ljung. 2004. „Mersacidin eradicates methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) in a mouse rhinitis model”. Journal of Antimicrobial Chemotherapy 54 : 648-653.
• [23] Mahlapuu M., J. Hakansson, L. Ringstad, C. Bjorn. 2016. „Antimicrobial Peptides: An Emerging Category of Therapeutic Agents”. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology 6: 194.
• [24] Makała H. 2011. „Trendy w opakowaniach mięsa i przetworów mięsnych”. Postępy Nauki i Technologii Przemysłu Rolno-Spożywczego 66 (1) : 170.
• [25] Marques J.D., G.D. Funck, G.D. Dannenberg, C.E.D. Cruxen, S.L.M. El Halal, A.R.G. Dias. 2017. „Bacteriocinlike substances of Lactobacillus curvatus P99: characterization and application in biodegradable films for control of Listeria monocytogenes in cheese”. Food Microbiology 63 : 159-163.
• [26] Martyn A., Z. Targoński. 2010. „Antymikrobiologiczne opakowania żywności”. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość 72 (5) : 33-44.
• [27] Meade E., M.A. Slattery, M. Garvey. 2020. „Bacteriocins, Potent Antimicrobial Peptides and the Fight against Multi Drug Resistant Species: Resistance Is Futile?”. Antibiotics 9 : 32.
• [28] Ołdak A., D. Zielińska. 2017. „Bakteriocyny bakterii fermentacji mlekowej jako alternatywa antybiotyków”. Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej 71: 328-338.
• [29] Parada J.L., C.R. Caron, A.B.P. Medeiros, C.R. Soccol. 2007. „Bacteriocins from Lactic acid bacteria: Purification, properties and use as biopreservatives”. Brazilian Archives of Biology and Technology 50 (3) : 521-542.
• [30] Ramos O.L., R.N. Pereira, S.I. Silva, J.C. Fernandes, M.I. Franco, J.A. Lopes-da-Silva, M.E. Pintado, F.X. Malcata. 2012. „Evaluation of antimicrobial edible coatings from a whey protein isolate base to improve the shelf life of cheese”. Journal of Dairy Science 95 (11) : 6282-6292.
• [31] Resa C.P.O., L.N. Gerschenson, R.J. Jagus. 2014. „Natamycin and nisin supported on starch edible films for controlling mixed culture growth on model systems and Port Salut cheese”. Food Control 44 : 146-151.
• [32] Rozporządzenie 2010: Rozporządzenie Ministra Zdrowia w sprawie dozwolonych substancji dodatkowych z dnia 22 listopada 2010 roku (Dz.U. Nr 232, poz. 1525)
• [33] Sanchis E., C. Ghidelli, C.C. Sheth, M. Mateos, L. Palou, M.B. Perez-Gago. 2016. „Integration of antimicrobial pectin-based edible coating and active modified atmosphere packaging to preserve the quality and microbial safety of fresh-cut persimmon”. Journal of the Science of Food and Agriculture 97 : 252-260.
• [34] Silva C.C.G., S.P.M. Silva, S.C. Ribeiro. 2018. „Application of Bacteriocins and Protective Cultures in Dairy Food Preservation”. Food Microbiology 9 : 594.
• [35] Steinka I. 2009. „Innowacje technologiczne a bezpieczeństwo żywności”. Annales Academiae Medicae Gedanensis 39 : 123-132.
• [36] Sun Z., X. Wang, X. Zhang. 2018. „Class III bacteriocin Helveticin-M causes sublethal damage on target cells through impairment of cell wall and membrane”. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology 45: 213–227.
• [37] Szafrańska J.O. 2018. „Bakteriocyny – naturalne konserwanty żywności”. Nauki Przyrodnicze 22 (4) : 89-97.
• [38] Szymańska I., A. Żbikowska, K. Marciniak-Łukasiak. 2019. „Jadalne opakowania i naczynia jednorazowe do żywności”. Przemysł Spożywczy 73 (8) :72-77.
• [39] Tomaszewska M., W. Grzesińska, B. Bilska, J. Trafiałek. 2014. „Charakterystyka bakteriocyn jako naturalnych konserwantów żywności”. Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego 1: 84-89
• [40] Valdes A., M. Ramos, A. Beltran, A. Jimenez, M. Carmen Garrigos. 2017. „State of the Art of Antimicrobial Edible Coatings for Food Packaging Applications”. Coatings 56 (7).
• [41] Van Kraaij C., W.M. de Vos, R.J. Siezen, O.P. Kuipers. 1999. „Lantibiotics: biosynthesis, mode of action and applications”. Natural Product Reports 16 : 575-587.
• [42] Zhang J., Y. Yang, H. Yang, Y. Bu, H. Yi, L. Zhang, X. Han. 2018. „Purification and partial characterization of bacteriocin Lac-B23, a novel bacteriocin production by Lactobacillus plantarum J23, isolated from Chinese traditional fermented milk”. Frontiers in Microbiology 9 : 2165.
• [43] Zommiti M., M. Cambronel, O. Maillot, M. Barreau, K. Sebei, M. Feuilloley, M. Ferchichi, N. Connil. 2018. „Evaluation of Probiotic Properties and Safety of Enterococcus faecium Isolated From Artisanal Tunisian Meat Dried Ossban”. Frontiers in Microbiology 6 : 1685.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).