Bacteriocinas de bactérias do ácido láctico isoladas de salame tipo italiano

Abstract

Bactérias do ácido láctico, isoladas de salame tipo italiano, com atividade antagonista a Listeria monocytogenes e Staphylococcus aureus foram caracterizadas. A natureza protéica dos agentes antagonistas nas seis linhagens foi demonstrada por serem conservadas em sobrenadantes neutralizados, pela não sensibilidade à catalase e pela sensibilidade a proteases. Cinco perfis de resistência a Proteinase K, Papaína, Tripsina e Protease de Bacillus polimyxa foram observados entre os seis isolados lácticos. Em todos os isolados, a atividade antagonista manteve-se presente em sobrenadantes neutralizados após tratamento térmico de 98 o C por 40 minutos. Em todos os isolados, a atividade inibitória manteve-se independentemente do pH do meio, entre pH 2 e pH 10. O isolado que apresentou melhor inibição contra L. monocytogenes e S. aureus, inclusive em meio líquido, foi identificado pela análise da seqüência de um gene codificador do rRNA 16S e pelo perfil de fermentação de açúcares como Lactococcus lactis subsp. lactis, e aqui denominado L. lactis subsp. lactis PD 6.9. O modo de ação da bacteriocina produzida por L. lactis subsp. lactis PD 6.9 sobre L. monocytogenes foi definido como bactericida. A produção de bacteriocina e o efeito inibitório sobre L. monocytogenes em condições que simulam o salame foram demonstrados. L. lactis subsp. lactis PD 6.9 atingiu 10 9 UFC/mL e a bacteriocina foi detectada após 8 horas. Em estudo de co-cultivo com L. monocytogenes, o crescimento de L. lactis subsp. lactis PD 6.9 não foi afetado pela presença de L. monocytogenes e apresentou o mesmo comportamento que quando cultivado como monocultura. Porém, o crescimento de L. monocytogenes foi reprimido e o número inicial de 10 6 células foi mantido até aproximadamente 12 horas de cultivo e nenhum crescimento foi detectado após 32 horas em um limite de detecção de 10 UFC/mL. A atividade da bacteriocina produzida por L. lactis subsp. lactis PD 6.9, em meio D-MRS, surge no final da fase logarítmica de crescimento e é máxima na fase estacionária. A atividade foi mais alta em condições ácidas do que em básicas, com atividade máxima em pH 2 e não foi alterada por tratamento térmico a 121 o C por 20 minutos, pelo processo de liofilização ou pelo efeito de congelamento e descongelamento. O armazenamento da bacteriocina nas temperaturas de -20 o C e -80 o C por até 6 meses também não alterou a atividade de inibição. A purificação foi realizada utilizando precipitação com sulfato de amônio, cromatografia de troca iônica, cromatografia de interação hidrofóbica e HPLC- fase reversa. Grande perda de atividade da bacteriocina foi observada especialmente após cromatografia de troca iônica e somente 0,025% da atividade inicial foi recuperada após HPLC-fase reversa. Os resultados obtidos com a purificação indicam que a bacteriocina é pequena, catiônica, hidrofóbica e com capacidade de formar agregados.

Lactic acid bacteria, isolated from Italian type salami, displaying antagonistic activity against Listeria monocytogenes and Staphylococcus aureus were characterized. The proteinaceous nature of the inhibitory agents in the six strains was demonstrated by their maintenance in neutralized supernatants, non sensibility to catalase and by sensibility proteases. Five resistance profiles to Proteinase K, Papain, Trypsin and Protease of Bacillus polimyxa were observed among the six strains. In all the isolates, the antagonistic activity was present in neutralized supernatants after heat treatment at 98 o C for 40 minutes. For all the isolates, the inhibitory activity was maintained, independently of the pH of the broth, between pH 2 and pH 10. The isolate that presented best activity against L. monocytogenes and S. aureus, including in broth, was identified by nucleotide sequence analysis of a gene encoding 16S rRNA and by sugar fermentation pattern as Lactococcus lactis subsp. lactis, here denominated L. lactis subsp. lactis PD 6.9. The bacteriocin produced by L. lactis subsp. lactis PD 6.9 has bactericidal effect on L. monocytogenes. Bacteriocin production and inhibitory effect on L. monocytogenes under conditions that simulate those of salami were demonstrated. L. lactis subsp. lactis PD 6.9 reached 10 9 CFU/mL and the bacteriocin was detected after 8 hours of cultivation in salami broth. In co- cultivation, L. lactis subsp. lactis PD 6.9 was unaffected by the presence of L. monocytogenes and presented the same behavior as when cultivated as monoculture. However, the growth of L. monocytogenes was repressed and the initial number of 10 6 cells was maintained to approximately 12 hours of cultivation and nothing was detected after 32 hours with a limit of detection of 10 CFU/mL. The activity of the bacteriocin produced by L. lactis subsp. lactis PD 6.9, in D-MRS broth, appears at the end of the logarithmic growth phase and reaches its maximum in the stationary phase. The activity was higher under acidic conditions, with maximum activity in pH 2 and it was not altered by heat treatment at 121 o C for 20 minutes, by lyophilization or by freeze-thaw treatment. The storage of the bacteriocin at -20 o C and -80 o C for up to 6 months did not alter the inhibitory activity. Purification was performed by precipitation with ammonium sulphate, ion-exchange chromatography, hydrophobic-interaction chromatography and reverse-phase HPLC. Loss of activity of the bacteriocin was especially observed after ion-exchange chromatography and only 0,025% of the initial activity was recovered after reverse-phase HPLC. The results obtained with the purification indicate that the bacteriocin is small, cationic, hydrophobic and with capacity to form aggregates.