Пропионовокислые бактерии

ПРОПИОНОВОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ

пропионовокислые бактерии появились при зарождении жизни на земле  

ПРОПИОНОВОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ - НАИПОЛЕЗНЕЙШИЕ ИЗ АНАЭРОБОВ

Анаэробы — организмы, получающие энергию при отсутствии доступа кислорода путем субстратного фосфорилирования, конечные продукты неполного окисления субстрата при этом могут быть окислены с получением большего количества энергии в виде АТФ в присутствии конечного акцептора протонов организмами, осуществляющими окислительное фосфорилирование.

Общий вид пропионовокислых бактерий в сканирующем микроскопе (х 60 000)Пропионовокислые бактерии можно назвать живыми ископаемыми: они появились не менее трех миллиардов лет назад, когда на Земле только еще зарождалась жизнь. В те времена температура поверхности планеты была гораздо выше, чем сейчас; иным был и состав атмосферы: много метана, аммиака, углекислоты, водорода, сероводорода, водяных паров, полное отсутствие кислорода. Такие условия и определили свойства пропионовокислых бактерий – термоустойчивость, анаэробность, спокойное отношение к сероводороду, для большинства живых существ ядовитому.

Когда же в земной атмосфере появился кислород, пропионовокислые бактерии (пропионовые бактерии, пропионибактерии) приспособились и к аэробному окружению. Больше того, они даже способны извлекать из контакта с кислородом маленькую энергетическую пользу, поскольку обладают дыхательной цепью – каскадом биохимических реакций окислительного фосфорилирования, в результате которых создаются богатые энергией соединения. Однако главная форма их общения с кислородом это обезвреживание его путем флавинового дыхания (ФД), в ходе которого кислород расходуется на окисление восстановленных флавопротеидов (ФД - восстановление О2, при котором в роли окислительных ферментов (или оксидаз), непосредственно осуществляющих перенос электронов на молекулярный кислород, выступают флавопротеины.

См.: О пропионовокислых бактериях (Автор: Воробьева Л.И.)

клетки пропионовокислых бактерий в сканирующем электронном микроскопе - увеличение 40000Пропионовокислые бактерии, (пропионовые бактерии, пропионибактерии) неспороносные грамположительные неподвижные палочки размером 0,5—0,8*1,0—1,5 мкм (в молодых культурах — искривленные, слегка ветвящиеся палочки, в более старых — кокковидной формы). Образуют колонии жёлтого, оранжевого или красного цвета, растут как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Непатогенны, обитают в рубце и кишечнике жвачных животных, в молочных продуктах (не в молоке). Пропионовокислые бактерии — возбудители пропионовокислого брожения, сбраживают глюкозу, лактозу и др. углеводы, а также некоторые спирты с образованием пропионовой и уксусной кислот и CO2. Закваски, содержащие пропионовокислые бактерии, издавна употребляли в сыроделии: рисунок («глазки»), а также вкус и аромат швейцарского сыра в значительной мере связаны с пропионовокислым брожением. Пропионовокислые бактерии применяют для микробиологического синтеза витамина B12. Выращивают пропионовые бактерии на различных питательных средах, содержащих кобальт.

ОСОБЕННОСТИ ПРОПИОНОВОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ

STOP CANCER - СТОП РАКЧто касается бактериального состава разработанных биодобавок и заквасок, то известно, что положительная роль пропионовокислых бактерий как пробиотиков обусловлена образованием ими пропионовой кислоты (рис. модели CH3CH2COOH см. ниже справа), минорных органических кислот, бактериоцинов, ферментов и витаминов. Эти уникальные микроорганизмы обладают мощными иммуномодулирующими и антимутагенными свойства­ми, способны снижать геннотоксическое действие ряда химических соединений и УФ-лучей.

Известно, что пропионовокислые бактерии не перевариваются в желудочно-кишечном тракте людей, устойчивы к действию желчных кислот, выдерживают низкую рН (2.0) кислотность желудка, ингибируют активность /3-глюкуронидазы, азаредуктазы и нитроредуктазы - ферментов, образуемых кишечной микрофлорой и вовлекаемых в образование мутагенов, канцерогенов и промоторов роста опухолей. Пропионовые бактерии обладают достаточно высокими адгезивными свойствами, что позволяет им лучше других пробиотических микрорганизмов крепиться на клетках кишечника, создавая защитный барьер, а также стимулируют рост фекальных бифидобактерий и помогают в лечении бактериальных дисбактериозов.

Водородный показатель, pH  — мера активности (в очень разбавленных растворах она эквивалентна концентрации) ионов водорода в растворе, количественно выражающая его кислотность.Устойчивость пропионовокислых бактерий к агрессивным средам. Отмечено, что исследованные штаммы пропионовокислых бактерий Propionibacterium freudenreichii subsp freudereichii АС-2500, P. cyclohexanicum Kusano АС-2259, P.  freudenreichii subsp. shemanii AC–2503, P. cyclohexa-nicum Kusano АС-2260, P. freudenreichii subsp. shermanii – КМ 186. проявили устойчивость к высокой концентрации желчи (40%), NaCl (6%) и развивались в среде с низким рН (4,5), сохраняли жизнеспособность при pH (2,0), что указывает на высокую выживаемость данных культур в неблагоприятных условиях ЖКТ человека.

См. также: Устойчивость ПКБ к поваренной соли

Устойчивость к антибиотикам. Пропионовые бактерии устойчивы к пенициллину, хлортетра-циклину, хлормицетину, стрептомицину, эритромицину, грамицидину С и полимиксину, поэтому возможно совместное применение указанных антибиотиков и пропионовых бактерий при лечении некоторых заболеваний как людей, так и животных. Уникальные полезные свойства пропионовых бактерий и полное отсутствие у них токсичности позволило рекомендовать их в качестве лечебно-профилактических препаратов.

!!!В отличие от других пробиотиков у пропионовокислых бактерий установлен значительный синтез корриноидов, гемсодержащих  антиоксидантных ферментов (каталазы, пероксидазы)  и  супероксиддисмутазы (СОД)Доказано, что пропионовокислые бактерии способны воздействовать на липидный (жировой) обмен организма, путем снижения уровня холестерина в крови. Холестериндеградирующая активность данных пробиотических микроорганизмов выше чем у бифидобактерий. Таким образом, пропионовокислые (или пропионовые) бактерии более эффективны при профилактике и лечении атеросклероза.

Стимулирование и ингибирование роста и развития различных микроорганизмов

Экзополисахариды. Также, показано, что при совместном культивировании экзополисахариды, синтезируемые пропионовокислыми бактериями, стимулируют рост бифидобактерий, а также обеспечивают гибкую адаптацию бактерий и предохраняют отдельные клетки и популяцию в целом от неблагоприятных факторов внешней среды (изменение температуры, низкие значения рН, замораживание и обезвоживание).

Propionic-acid-3D-ballsПропионовая кислота (CH3CH2COOH) - это короткоцепочная жирная кислота, которая синтезируется ПКБ. Она транспортируется в печень и включается в процесс глюконеогенеза и синтеза биогенных аминов, улучшает микроциркуляцию в слизистой кишечника и поддерживает в ней метаболические процессы, блокирует прикрепление к колоноцитам условно-патогенной микрофлоры. Пропионовая кислота участвует в синтезе гормонов, нейромедиаторов (серотонина, эндорфинов).

Пропионовая кислота обладает известной антибактериальной и противогрибковой активностью (прим.: использование пропионовокислых бактерий в пищевом производстве предотвращает микробиологическую порчу продуктов). Она препятствует колонизации кишечника патогенными микроорганизмами, например, шигелламии, сальмонеллами, и в тоже время служит промотором роста анаэробных бактерий нормальной микрофлоры ЖКТ. Иными словами, пропионовокислые бактерии и их метаболиты служат важным фактором в поддержании баланса микробной экосистемы.

Прим.: Следует отметить, что синтезируемые ПКБ пропионовая кислота и ее производные влияют на синтез холестерина. В частности отмечено, что образующийся в толстом кишечнике при анаэробной ферментации углеводов и жиров пропионат способен снижать уровень холестерина в сыворотке крови за счет ингибирования синтеза этого стерола гепатоцитами. Подробнее см.: Холестеринметаболизирующая активность кишечных бактерий

ПРОПИОНОВОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ В ПИЩЕВОЙ ОТРАСЛИ. ПЕРСЕКТИВЫ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПИТАНИЯ

Кисломолочный напиток Целебный Эффективным решением проблемы, связанной с дефицитом эссенциальных и физиологически важных нутрицевтиков в питании современного человека является разработка и производство пищевых продуктов и биологически активных добавок к пище с применением пробиотических микроорганизмов, в частности, пропионовокислых бактерий, способных синтезировать множество важных и крайне полезных для организма веществ, подавлять патогенную микрофлору, способствовать процессам ферментативного переваривания и усвоения пищи, выводить токсины и т.д.

В процессе своего метаболизма пропионовокислые бактерии продуцируют такие важные для человека вещества, как витамин В12 и фолиевую кислоту, аминокислоты, ферменты, короткоцепочечные жирные кислоты. Одним из основных продуктов жизнедеятельности ПКБ является пропионовая кислота, которая наряду с пропионатами и пропиоцинами способна подавлять рост патогенных микроорганизмов.

Закваски пропионовокислых бактерий нашли свое применение при производстве кисломолочных биопродуктов, которые рекомендованы к употреблению для всех категорий населения, особенно детям, подросткам, людям со сниженным иммунитетом, с высоким риском развития раковых опухолей. Эти кисломолочные биопродукты поддерживают иммунитет во время тяжёлых заболеваний, после приёма антибиотиков или химиотерапии, в период эпидемий, побеждают хроническую усталость и предотвращают развитие кишечных инфекций. Разработанная технология применения заквасок ПКБ в молочной промышленности позволила получить кисломолочные биопродукты с высокими потребительскими свойствами без использования консервантов, загустителей и стабилизаторов.

закваска пропионовокислых бактерий ПропиониксВ домашних условиях уникальную кисломолочную биопродукцию изготавливают на домашней закваске  пропионовокислых бактерий "Пропионикс", либо на других бактериальных концетратах на основе ПКБ, которыми являются жидкие пробиотики, представленные в соответствующих разделах данного сайта. Ферментация молока производится без добавления (!) молочнокислых бактерий, чем гарантируется наивысшее качество готового пробиотического продукта с полифункциональными сойствами...

См. подробнее: Пробиотические домашние закваски

пропионовокислые бактерии используют при производстве сыра, хлебов и колбасПропионовокислые бактерии представляют собой естественную микробиоту, спонтанно обитаемую в твердых сырах. В настоящее время они применяются в сыроделии в качестве стартовых культур в технологиях управляемого созревания высококачественных сыров. Именно ПКБ обусловливают вкус и аромат готового сыра, обогащая его при этом целым спектром биологически активных  веществ. Это подтверждают данные хроматографического анализа. Помимо этого, ПКБ за счет своих бактерицидных свойств выступают как натуральные биоконсерванты молочного белка – казеина.

batonТакже были проведены исследования по применению пропионовокислых бактерий и в хлебопечении. Установлено, что при внесении в рецептуру пшеничного хлеба ПКБ можно предотвращать его микробиологическую порчу. На сегодняшний день разработаны закваски, содержащие в своем составе пропионовокислые бактерии, благодаря которым пшеничный хлеб обладает устойчивостью по отношению к «картофельной болезни», имеет пролонгированные сроки сохранения качества и при этом характеризуется высокими органолептическими показателями.

Квасной напиток на закваске пропионовокислых бактерийСледует отметить, что квасной напиток, произведенный по технологии с использованием пропионовокислых бактерий, обладает более высокими потребительскими свойствами, как за счет продуцирования ПКБ полезных веществ, так и за счет устранения специфического привкуса сыворотки, увеличения сроков хранения продукта, а также сокращения процесса брожения квасного сусла. При производстве улучшенного кваса использовались: концентрат пропионовокислых бактерий штамм Propionibacterium freudenreichii subsp. Shermanii AC-2503 или концентрат пропионовокислых бактерий, штамм Propionibacterium freudenreichii subsp. freudenreichii AC-2500 или концентрат пропионовых бактерий, штамм Р. Shermanii freudenreichii subsp. Shermanii.

Цикл исследовательских работ с использованием пропионовокислых бактерий проведен и с мясными продуктами. Как известно, наиболее качественные и полезные консервы получаются на основе парного мяса. Однако в связи с таким явлением, как бомбаж при стериализации, его запрещено использовать для изготовления консервов. Результаты, полученные при применении биотехнологического метода обработки такого мяса с использованием ПКБ, позволили решить данную проблему, при этом добившись более высокого качества консервов и их вкусоароматических свойств.

СИНТЕЗ АМИНОКИСЛОТ И ИНЫХ ПРАКТИЧЕСКИ ВАЖНЫХ ВЕЩЕСТВ

Аминокислоты, синтезируемые пробиотиками - пропионовокислыми бактериямиПропионовокислые бактерии относятся к наиполезнейшим микроорганизмам. Они способны к синтезу практически важных веществ: большинства аминокислот, значительного количества жирных кислот, липидов и фосфолипидов, полифисфатов ферментов и витаминов.

Пропионовые бактерии могут синтезировать все аминокислоты за счет ассимиляции азота (NH4)2SO4. Биосинтез белков пропионовыми бактериями сопровождается созданием пула из 15 аминокислот: цистина, гистидина, аргинина, аспартата, глутаминовой кислоты, глицина, серина, треонина, β-аланина, тирозина, валина, метионина, пролина, фенилаланина и лейцина. Известно, что бактерии содержат пептидазы, при участии которых обеспечивают себя незаменимыми аминокислотами и осуществляют реакции трансаминирования, могут расти на любой из 20 аминокислот, внесенной в среду в качестве единственного источника азота.

АНТИОКСИДАНТНЫЕ СВОЙСТВА ПКБ

факторы образования в организме свободных радикалов

 антиоксидантные ферменты микроорганизмов: каталаза, пероксидазы, супероксиддисмутаза

Следует сказать и о том, что недавно впервые прямым вольтамперометрическим методом для соответствующих штаммов пропионовокислых бактерий были установлены достоверно выраженные антиоксидантные свойства. Известно, что очень важную роль в организме играют антиокислительные ферменты. Синтезируемые пропионовокислыми бактериями ферменты, супероксиддисмутаза (СОД) и каталаза, образуют антиоксидантную пару, которая борется со свободными радикалами кислорода, не давая им возможности запустить процессы цепного окисления. Глютатионпероксидаза обезвреживает липидные перекиси.

Процесс окисления с помощью цитохромов дает побочный продукт, который в некоторых концентрациях становится губительным для всего живого — перекись водорода (Н2О2). Перекись водорода является сильным окислителем и в крови может вызывать гемолиз эритроцитов. Фермент каталаза катализирует разложение перекиси водорода на воду и кислород. Пероксидазы выполняют при этом защитные функции  -  окисляют органические вещества перекисью водорода, в результате чего образуется молекула воды (Н2О). Таким образом, супероксидные радикалы с помощью антиоксидантнх ферментов превращаются в безвредный кислород. (Прим.: Следует подчеркнуть, что когда концентрация перекиси водорода становится незначительной, каталаза начинает катализировать реакцию окисления перекисью водорода спиртов, формальдегидов и нитратов).

Наличие антиоксидантной активности пропионовокислых бактерий позволит расширить спектр применения данных микроорганизмов для обогащения ими физиологически функциональных продуктов питания

(Прим.: антиоксидантные свойства ПКБ напрямую связаны с таким понятием как "антимутагенность")

АНТИМУТАГЕННАЯ АКТИВНОСТЬ ПРОПИОНОВОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ

mutagenez

Известно, что серосодержащие аминокислоты стимулируют рост, а бактерии устойчивы к высоким концентрациям H2S в среде. Из серосодержащих аминокислот пептидов молока бактерии образуют диметилсульфид, обладающий антимутагенным действием. Пропионовые бактерии, как и все живые существа, в первую очередь бактерии, постоянно и длительно подвергаются воздействию внешних и внутренних мутагенов. К обычным внешним естественным источникам мутагенов относятся радиация, газ радон, космические лучи, К40 и другие радионуклиды (ядра нестабильных изотопов, самопроизвольно распадающихся в земной коре). Поскольку в естественных условиях микроорганизмы (а также растения и животные) постоянно подвергаются действию мутагенов, у них сформировались эндогенный и экзогенный защитные механизмы: у всех живых существ образуются молекулы, способные к осуществлению антимутагенеза.

ПМутагенез и пробиотикиод антимутагенезом понимают снижение частоты спонтанной и индуцированной мутации. Антимутагены регулируют скорость спонтанных мутаций, стабилизируют мутационный процесс. Антимутагены повышают активность ферментативных систем, участвующих в детоксификации поступающих в клетку веществ, влияют на окислительно-восстановительный потенциал организма. Все эти процессы приводят к снижению мутаций.

Экстракты клеток классических пропионовокислых бактерий проявляют высокую эффективность антимутагенного действия. Кроме супероксиддисмутазы в клеточном экстракте пропионовых бактерий присутствуют и другие белки (видимо, ферменты) с антимутагенной активностью. Пока можно твердо сказать, что обследованные штаммы обладают антимутагенностью против NaN3 и НГ и что антимутагены имеют пептидную (белковую) природу и, видимо, являются ферментами. Было показано, что кожные и классические пропионовокислые бактерии выделяют в среду вещества с антимутагенной активностью. Десмутагенное действие культуральной жидкости проявлялось при выращивании бактерий на среде с глюкозой, лактозой и лактатом.

Установление факта атимутагенности культуральной жидкости и клеточного экстракта пропионовокислых бактерий открыло новые, ранее не известные у них свойства, обуславливающие защиту клетки от внешних и эндогенных мутагенов. Поэтому пропионовокислые бактерии могут стать источниками новых и ценных антимутагенов.

Изучение антимутагенеза важно именно в отношении тех бактерий, которые используют при изготовлении пищи (в т.ч. биодобавок), кормов  и  кормовых добавок. Бактерии как источники антибиомутагенов или десмутагенов могут быть использованы для предобработки пищевых продуктов и кормов с целью нейтрализации мутагенных (канцерогенных) веществ, а также как пробиотики. Пропионовокислые бактерии широко используют на практике: в сыроделии, производстве витамина В12, приготовлении ветеринарного препарата пропиовита, силосовании кормов. В настоящее время пропионовокислые бактерии применяются в инновационных биодобавках «Йодпропионикс», «Селенпропионикс», «Гемопропиовит», а также закваске прямого внесения «Пропионикс».

По теме пропионовокислых бактерий см. также:

Более подробную информацию об уникальных пробиотических свойствах и биотехнологическом потенциале пропионовокислых бактерий см. в разделе "СТАТЬИ".


ССЫЛКИ К РАЗДЕЛУ О ПРЕПАРАТАХ ПРОБИОТИКАХ

  1. ПРОБИОТИКИ
  2. ДОМАШНИЕ ЗАКВАСКИ
  3. БИФИКАРДИО
  4. КОНЦЕНТРАТ БИФИДОБАКТЕРИЙ ЖИДКИЙ
  5. ЙОДПРОПИОНИКС
  6. СЕЛЕНПРОПИОНИКС
  7. ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ
  8. АЛИМЕНТАРНЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ
  9. ДИСБАКТЕРИОЗ
  10. ПРОБИОТИКИ и ИММУНИТЕТ
  11. ПРОБИОТИКИ и ГРУДНЫЕ ДЕТИ
  12. МИКРОФЛОРА КИШЕЧНОГО ТРАКТА
  13. МИКРОФЛОРА И САХАРНЫЙ ДИАБЕТ
  14. ПРОБИОТИКИ ПРОТИВ ОЖИРЕНИЯ
  15. ПРОПИОНОВОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ
  16. БИФИДОБАКТЕРИИ
  17. МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ
  18. ВИТАМИННЫЙ СИНТЕЗ
  19. АМИНОКИСЛОТНЫЙ СИНТЕЗ
  20. ПРОБИОТИКИ С ПНЖК
  21. СИНБИОТИКИ
  22. АНТИМУТАГЕННАЯ АКТИВНОСТЬ ПРОБИОТИКОВ
  23. ПРОБИОТИКИ и АТЕРОСКЛЕРОЗ
  24. АНТИОКСИДАНТНЫЕ СВОЙСТВА
  25. ПРОБИОТИКИ ДЛЯ СПОРТСМЕНОВ
  26. СИНТЕЗ ЛЕТУЧИХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
  27. МИКРОФЛОРА И ФУНКЦИИ МОЗГА
  28. НОВОСТИ