Purification and production kinetics of the food-grade lantibiotic macedocin and the class IIa bacteriocin enterocin A

Melkzuurbacteriën worden al eeuwenlang gebruikt voor de productie van gefermenteerde levensmiddelen. Bacteriocineproducerende melkzuurbacteriën zijn interessante functionele starterculturen. Bacteriocines geproduceerd door melkzuurbacteriën zijn antibacteriële peptiden of proteïnen, die actief zijn tegenover Gram-positieve bacteriën, vooral bacteriën nauwverwant met de producerende stam maar ook bederf- en pathogene bacteriën. Voldoende in situ bacteriocineproductie en het behoud van de antibacteriële activiteit gedurende langdurige bewaring van het levensmiddel zijn belangrijke criteria die bepalend zijn voor het succesvol gebruik van bacteriocines als natuurlijk bewaarmiddel in een multi-hordensyteem. Het gebruik van de hordentechnologie, waarbij verschillende milde conserveringstechnieken gebruikt worden om de groei van bederf- en pathogene bacteriën te inhiberen, wordt beschouwd als de sleutel voor toekomstige bewaringsmethoden.In het eerste deel van dit proefschrift werd het bacteriocine, geproduceerd door het kaasisolaat Streptococcus macedonicus ACA-DC 198, geïsoleerd gezuiverd en gekarakteriseerd. S. macedonicus ACA-DC 198 produceerde een voedselveilig, breedspectrum lantibioticum, macedocine genaamd, wanneer de stam gegroeid werd in melkmedium aangerijkt met extra stikstofcomponenten. Macedocine vertoonde een bacteriolytische werking tegenover Clostridium tyrobutyricum LMG 1285T, een bacterie die bederf veroorzaakt van harde en semi-harde kazen. De thermofiele S. macedonicus ACA-DC 198-stam produceerde eveneens macedocine in het mesofiel temperatuursgebied en in een pH-bereik karakteristiek voor het kaasmakingsproces. Behoud van de antimicrobiële activiteit gedurende de stationaire groeifase en de aanwezigheid ervan in de wrongelfractie laat vermoeden dat het macedocine werkzaam is tijdens de kaasrijping. Bacteriocineproductie is een proces dat afhankelijk is van de celdichtheid en gereguleerd wordt door een peptidegeactiveerd signaaltransductiesysteem. De resultaten toonden aan dat een melkcomponent, vrijgesteld door hydrolyse van melkproteines, betrokken is bij de aanzet van de macedocineproductie. Aangezien S. macedonicus ACA-DC 198 in staat was macedocine te produceren in wei afkomstig van melk gefermenteerd met Lactobacillus helveticus 122 kan co-cultivatie een goed alternatief zijn voor de stikstofsupplementatie van melk om macedocineproductie te activeren.In het tweede deel van dit werk werd het antilisteriaal bacteriocine, enterocine A, geproduceerd door een isolaat uit de darm van een kip Enterococcus faecium FAIR-E 406, gezuiverd. Het doeltreffend gebruik van bacteriocines als natuurlijk conserveringsmiddel zal beïnvloed worden door de initiële besmettingsgraad van de grondstof en de mogelijke ontwikkeling van bacteriocineresistente subpopulaties. Enterocine A-geïnduceerde cellyse van de starter- of adjunctcultuur kan bovendien bijdragen tot smaak- en aroma-ontwikkeling en kan de rijping van gefermenteerde producten versnellen.Enterocine A-productie vertoonde primaire metabolietkinetiek, maar nutriëntenlimitatie beperkte de productiefase tot de vroege groeifase van de producerende stam. Verdubbeling van de concentratie aan complexe nutriënten in het MRS-medium, evenals het verhogen van de pH van constante pH 6.5 naar pH 7.5, verhoogde de switch-off biomassa (de kritische biomassa waarbij bacteriocineproductie werd stopgezet), hetgeen resulteerde in een langere bacteriocineproductiefase. Dit pH-afhankelijke switch-off mechanisme kan de competitiviteit van E. faecium FAIR-E 406 verhogen tijdens zijn transit doorheen het gastro-intestinaal kanaal.Als besluit kan gesteld worden dat de isolatie van nieuwe bacteriocinep