Главная \ 3. Пробиотики (биодобавки) \ Пропионовокислые бактерии \ Молочные (классические) пропионибактерии

Метаболиты пропионибактерий

МНОГОГРАННЫЕ СВОЙСТВА МОЛОЧНЫХ ПРОПИОНИБАКТЕРИЙ: ОБЗОР

пропионовокислые бактерии (колонии и морфология)

Рис. от редактора. Слева: Колонии молочных ПКБ: При росте на плотной питательной среде (кукурузно-лактозной) колонии пропионовокислых бактерий имеют округлую форму. Колонии влажные, блестящие, маслянистые. Цвет колоний кремовый. Справа: морфология ПКБ - клетки, подвергшиеся экстремальному воздействию кислоты (рН 2).


ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Пропионибактерии производят широкий спектр функциональных биомолекул

По материалам: Poonam, et al.
Multifaceted attributes of dairy propionibacteria: a review
World J Microbiol Biotechnol (2012) 28:3081–3095

Резюме

Молочные пропионибактерии - это микроорганизмы, признанные в качестве безопасных (GRAS), которые традиционно используются для производства сыров швейцарского типа. За последние два десятилетия были обнаружены и разработаны различные дополнительные свойства и функциональные возможности этих бактерий. Пропионибактерии - выносливые организмы, обладающие замечательной адаптивностью к технологическим и физиологическим стрессовым условиям. Кроме того, они обладают множеством полезных для здоровья свойств, таких как модуляция микробиоты кишечника, улучшение физиологии кишечника и иммуномодуляция, что указывает на их перспективный пробиотический потенциал. Пропионибактерии производят интересный широкий спектр функциональных биомолекул, таких как витамины группы В, трегалоза, конъюгированная линолевая кислота, пропионовая кислота, бактериоцины, бифидогенные факторы и т.д. Таким образом, в настоящее время эти бактерии изучаются для разработки новых функциональных продуктов питания, а также для промышленного производства нутрицевтиков. Растущий интерес к этим бактериям подогревается первым секвенированием целого генома штамма Propionibacterium freudenreichii, что создает платформу для лучшего понимания различных путей и дальнейшего совершенствования соответствующих технологий.

Ключевые слова Пропионибактерии - Пробиотики - Витамины - CLA - Трегалоза - Пропионовая кислота

Введение

Микроорганизмы играют очень важную роль в здоровье и питании человека. Они участвуют в производстве различных биомолекул, ферментации молока, а также симбиотически обитают в кишечнике, принося пользу хозяину. Различные микроорганизмы традиционно использовались для производства кисломолочных продуктов и сыров. Пропионибактерии - один из таких важных классов организмов, первоначально использовавшихся для производства швейцарских сортов сыра и некоторых ферментированных продуктов. Но в последнее время различные новые функции и потенциальные применения молочных пропионибактерий возвели их в ранг высоко универсальных и одомашненных организмов.

Пропионибактерии - грамположительные, не образующие спор, неподвижные палочки с высоким содержанием GC (53-68 %). Они анаэробные или аэротолерантные и, как правило, каталазоположительные. Этот род относится к семейству Propionibacteriacea и подразделяется на классические или молочные пропионибактерии (в основном выделяемые из молочных продуктов) и кожные пропионибактерии (обычно встречающиеся на коже и известные патогены человека) в зависимости от среды их обитания. Молочные пропионибактерии имеют давнюю историю безопасного использования в ферментированных пищевых продуктах и обладают статусом GRAS (Generally recognized as safe) и QPS (Qualified presumption of safety) (Meile et al. 2008). Пропионибактерии обладают несколькими особыми метаболическими путями (Thierry et al. 2011), одним из наиболее важных является центральный углеродный метаболический путь, известный как цикл Вуда-Веркмана, посредством которого они используют лактат во время роста и производят пропионат, ацетат и углекислый газ (Wood 1981).

Список известных видов молочных пропионибактерий с их общими характеристиками приведен в таблице 1. Propionibacterium freudenreichii и Propionibacterium acidipropionici - два наиболее широко изученных и промышленно важных вида. Помимо их использования в качестве культур для созревания, в ряде работ высказывается предположение о потенциальных пробиотических свойствах пропионибактерий (Cousin et al. 2011). Они также продуцируют антимикробные соединения, такие как бактериоцины и органические кислоты, которые широко используются при консервировании продуктов питания. Пропионибактерии производят широкий спектр функциональных метаболитов, таких как витамины группы В, конъюгированная линолевая кислота (CLA), трегалоза, пропионовая кислота, бифидогенные факторы и т.д. (Hugenholtz et al. 2002). Мы представляем обзор многомерных аспектов молочных пропионибактерий с акцентом на их пробиотические, технологические и функциональные свойства.

Таблица 1 Основные виды молочных пропионибактерий и их общие характеристики

Вид
Обычная среда обитания
Общие характеристики
Ref.
P. freudenreichii subsp. freudenreichii,
P. freudenreichii subsp. shermanii
Молоко, сыр (в основном швейцарский) и силос

Негемолитические, каталазоположительные, анаэробные или аэротолерантные, белые или бежевые колонии. Два подвида можно различить по следующим признакам: ферментация лактозы (freudenreichii - ve, shermanii + ve); активность нитрат-редуктазы (freudenreichii + ve, shermanii - ve)

Britz and Riedel (1994), Cummins and Johnson (1986), Merry and Davies (1999)
P. acidipropionici
Молоко, сыр и рубец
Слабая или отрицательная каталазная реакция, как анаэробная, так и аэробная, бежево-оранжевые колонии
Britz and Riedel (1994), Cummins and Johnson (1986), Davidson and Rehberger (1995)
P. jensenii
Молоко, сыр, рубец и силос
Большое внутривидовое разнообразие, как аэробные, так и анаэробные, слабая или отрицательная каталазная реакция, β-гемолитические, кремовые или желтые колонии
Britz and Riedel (1994), Cummins
and Johnson (1986), Davidson
and Rehberger (1995)
P. thoenii
Молоко, сыр и некоторые другие молочные продукты
Каталазоположительные, медленно растущие, анаэробные, β-гемолитические, желто-оранжевые/красные/коричневые колонии.
Cummins and Johnson (1986)
P. cyclohexanicum
Испорченный (забродивший) апельсиновый сок
Каталазоотрицательные, продуцируют молочную кислоту, аэротолерантные, кислотоустойчивые; белые или кремовые колонии
Kusano et al. (1997)
P. micrroaerophilum

Сточные воды оливковых мельниц
Каталазоотрицательные, микроаэрофильные и факультативные анаэробы, белые колонии в форме двояко-выпуклой линзы
Dherbe´court et al. (2006)

Первое полное секвенирование генома молочных пропионибактерий

Фалентин и соавторы впервые сообщили о секвенировании целого генома (WGS) широко изученного штамма молочной пропионибактерии (Propionibacterium freudenreichii CIRM-BIA1T) (Falentin et al. 2010a). После этого был проведен обширный биоинформационный анализ и обзор генома, подчеркивающий непатогенную природу, клеточный метаболизм, пробиотический потенциал и устойчивость штамма. Здесь представлены ключевые особенности геномной последовательности, описанные Фалентином и сотрудниками (Falentin et al. 2010a). P. freudenreichii CIRM-BIA1T имеет круговую хромосому размером 2,7 Мb со значительно высоким содержанием GC - 67 % и 2439 предсказанных белков. Безопасность этого штамма была подтверждена сравнительным геномным анализом P. freudenreichii CIRM-BIA1T и Propionibacterium acne (патогенного для человека), который показал полное отсутствие факторов патогенности у первого. Также была прослежена молекулярная сборка, участвующая в цикле Вуда-Веркмана и синтезе ароматических соединений, витаминов, трегалозы и т.д. Удивительная устойчивость этого штамма объясняется наличием нескольких генов, участвующих в накоплении соединений, запасающих углерод, таких как полифосфат, гликоген, совместимые растворенные вещества, такие как трегалоза, глицин-бетаин и белок Rpf (необходимый белок для роста «спящих» клеток). Выявлены гены, участвующие в выживании, адгезии и эффективности пробиотиков, включая их иммуномодулирующие свойства в кишечной среде, которые нуждаются в экспериментальном подтверждении с помощью исследований экспрессии. Проведение первого WGS ввело исследования пропионибактерий в геномную эру. Недавно разработанная схема мультилокусного типирования последовательностей (MLST) для P. freudenreichii пролила свет на ее молекулярное разнообразие и структуру популяции с геномной точки зрения (Dalmasso et al. 2011). Общий низкий уровень нуклеотидного полиморфизма очевиден в его основном геноме, но ни один конкретный биотип, основанный на фенотипических данных, не может быть связан с 46 типами последовательностей (STs), полученными в ходе исследования. WGS также позволил провести исследования по сравнительной геномике и транскриптомике пропионибактерий для картирования филогенетических связей, специфических признаков и поведения экспрессии различных штаммов (Brzuszkiewicz et al. 2011; Dalmasso et al. 2012).

Пробиотические свойства молочных пропионовокислых бактерий

Существенными характеристиками пробиотических организмов являются безопасность, выживаемость во время транзита через ЖКТ, адгезия к эпителиальной слизистой оболочке и способность приносить определенную пользу здоровью хозяина. Пропионибактерии считаются безопасными, поскольку их давно используют в сырах швейцарского типа и других ферментированных продуктах. Некоторые исследователи также изучили и установили безопасность пропионибактерий на животных моделях (Huang et al. 2003; Uchida et al. 2011b), а также на людях (Uchida et al. 2011a). Кроме того, ни в одном из клинических испытаний пропионибактерина не было зарегистрировано побочных эффектов.

Пропионибактерии способны выдерживать жесткие технологические (Rossi et al. 2000) и физиологические условия (Darilmaz and Beyatli 2012a), что делает их идеальными кандидатами в пробиотики. В ряде исследований in vitro (Darilmaz and Beyatli 2012a; Huang and Adams 2004; Suomalainen et al. 2008) и in vivo (Huang et al. 2003; Lan et al. 2007; Suomalainen et al. 2008) сообщалось, что они выдерживают низкий pH, а также высокую концентрацию желчи во время транзита через ЖКТ. Потенциал пропионибактерий к адгезии к кишечному эпителию был продемонстрирован их способностью связывать различные углеводороды (Darilmaz and Beyatli 2012b; Darilmaz et al. 2012), слизь человеческого происхождения (Ouwehand et al. 2000; Za´rate et al. 2002b), линии эпителиальных клеток человека, такие как Caco-2 (Moussavi and Adams 2010) и C2BBe1 (Huang and Adams 2003), а также слизистую оболочку кишечника в условиях in vivo. (Za´rate et al. 2002c).

Поселившись в кишечнике, пробиотические бактерии регулируют микрофлору кишечника и приносят пользу здоровью хозяина. Пропионибактерии синергически способствуют росту и адгезии полезных микроорганизмов (Collado et al. 2007a) и подавляют распространенные энтеральные патогены (Collado et al. 2007b), а также Helicobacter pylori (Myllyluoma et al. 2008). Они также вырабатывают пропионат и бифидогенные вещества, а именно 1,4-дигидрокси-2-нафтойную кислоту (DHNA) и 2-амино-3-карбокси-1,4-нафтохинон (ACNQ), которые способствуют росту бифидобактерий в толстой кишке (Kaneko et al. 1994; Kouya et al. 2007; Warminska-Radyko et al. 2002).

Пропионибактерии также способны модулировать здоровье и физиологию человека, оказывая ряд полезных эффектов, таких как облегчение непереносимости лактозы, антимутагенная активность, антиканцерогенная активность и эффект снижения уровня холестерина. Они эффективно проявляют β-галактозидазную активность в условиях, имитирующих кишечную среду, и, таким образом, могут быть полезны для смягчения непереносимости лактозы (Za´rate et al. 2002a). Было обнаружено, что этот эффект усиливается в присутствии желчных солей, возможно, за счет повышения проницаемости клеток и высвобождения активного фермента в среду (Za´rate et al. 2000a, b). Кроме того, было установлено, что лактат является более подходящим субстратом для получения высокой активности β-галактозидазы, чем лактоза (Za´rate and Chaia 2012). Что касается их антимутагенной активности, то комбинация P. freudenreichii subsp. shermanii JS и L. rhamnosus Lc705 может снизить активность ферментов проканцерогенов в кишечнике, а высокое количество клеток пропионибактерий связано с низкой активностью β-глюкозидазы у здоровых взрослых (Hatakka et al. 2008). Помимо комбинаций пробиотиков, отдельные штаммы пропионибактерий проявляют антимутагенный эффект в отношении таких соединений, как афлатоксины (Gratz et al. 2005; Niderkorn et al. 2006), 4-нитрохинолин N-оксид, N-метил-N-нитро-N-нитрозогуанидин, азид натрия и 9-аминоакридин (Vorob'eva et al. 2001).

Пропионибактерии также могут вызывать апоптоз клеток колоректальной карциномы in vitro за счет выработки короткоцепочечных жирных кислот, таких как пропионат и ацетат (Cousin et al. 2012a; Jan et al. 2002). Эти результаты были расширены и подтверждены на модели гуманизированной крысы, где P. freudenreichii TL133 вызывал апоптоз и способствовал уничтожению клеток, поврежденных 1,2 диметилгидразином (DMH) (Lan et al. 2008). P. freudenreichii subsp shermanii JS и L. rhamnosus GG, используемые в комбинации, оказывали ex vivo иммуномодулирующее действие на пролиферацию В- и Т-лимфоцитов, а также изменяли чувствительность лимфоцитов к мутагенам (Kirjavainen et al. 1999). В другом исследовании десять штаммов пропионибактерий были проверены на иммуномодулирующие свойства сначала в модели in vitro с использованием мононуклеарных клеток периферической крови человека (PBMCs), где они показали высокую штаммозависимую индукцию IL-10 и очень низкую индукцию IL-12, TNFα и IFNα. Кроме того, было обнаружено, что два штамма P. freudenreichii, обладающие наибольшей противовоспалительной активностью, защищают мышей от 2,4,6-тринитробензолсульфоновой кислоты (TNBS), вызывающей колит (Foligne´ et al. 2010). Недавно было доказано, что β-глюкан, компонент экзополисахаридов P. freudenreichii, маскирует противовоспалительное действие бактерий, и поэтому предлагается исключить этот биомаркер при отборе штаммов на предмет иммуномодулирующей активности (Deutsch et al. 2012). P. acidipropionici также был способен смягчать изменения, вызванные конканавалином А (растительным лектином) в эпителии кишечника, уменьшая его взаимодействие с эпителиальными клетками, за счет либо блокировки его рецепторов на поверхности слизистой оболочки, либо за счет связывания свободного лектина (Za´rate and Pe´rez Chaia 2012).

Несколько продуктов, изготовленных с использованием пробиотических пропионовокислых бактерий, продемонстрировали многообещающие преимущества для здоровья людей-добровольцев. Было обнаружено, что молочная сыворотка, ферментированная P. freudenreichii ET-3, увеличивает популяцию бифидобактерий и уменьшает симптомы язвенного колита в моделях крыс и человека, опосредованно вырабатывая DHNA (Uchida et al. 2007). Пробиотический напиток на основе молока, содержащий P. freudenreichii subsp. shermanii JS, показал снижение уровня С-реактивного белка (CRP) и провоспалительных цитокинов в сыворотке крови у здоровых людей-добровольцев (Kekkonen et al. 2008). Новый продукт на основе молока, ферментированный исключительно P. freudenreichii, был разработан путем добавления в ультрафильтрат молока лактата и гидролизата казеина и предложен в качестве носителя пропионибактерий для проведения тестирования их пробиотических свойств (Cousin et al. 2012b). Также было установлено, что новый разработанный продукт оказывает цитотоксическое действие на раковые клетки HT-29 и HGT-1 благодаря выработке пропионовокислыми бактериями короткоцепочечных жирных кислот, таких как пропионат и ацетат (Cousin et al. 2012a).

Технологические и функциональные свойства молочных пропионибактерий

Пропионибактерии как заквасочные культуры

Пропионибактерии используются в основном в качестве вспомогательной культуры при производстве сыров швейцарского типа, где они отвечают за характерный аромат и образование глазков. Несмотря на использование в качестве вспомогательной культуры, они доминируют в микрофлоре сыра в период созревания (Rehn et al. 2011). Они также использовались для получения аромата в некоторых других сортах сыра (Fernandez-Espla and Fox 1998; Thierry et al. 2005). Образование "глазков" является результатом выделения CO2 во время роста пропионибактерий, которые диффундируют через слабую поверхность сырной матрицы, образуя отверстия. С другой стороны, производство аромата обусловлено метаболизмом лактата (производимого молочнокислыми бактериями (МКБ)) и аспартата, катаболизмом аминокислот и гидролизом жиров пропионибактериями (Langler et al. 1967). В результате ферментации лактата пропионибактериями образуются пропионат, ацетат и CO2. Пропионат и ацетат придают сыру фоновый вкус. Летучие ароматические соединения, такие как 3-метилбутаналь, 2-метилбутаналь и 3-метилбутановая кислота, образуются в результате катаболизма аминокислот с разветвленной цепью, в частности лейцина, изолейцина и валина (Thierry and Maillard 2002).

Пропионибактерии также производят свободные жирные кислоты (FFAs) путем липолиза молочного жира. Около двенадцати генов для предполагаемых эстераз, участвующих в липолизе сыра, были идентифицированы в геноме штамма P. freudenreichii с помощью геномного подхода in silico (Dherbe´court et al. 2008). В результате экспрессии этих генов в P. freudenreichii было обнаружено, что эстераза PF#774 является единственной эстеразой, секретируемой и активной в отношении молочного жира, и, таким образом, рассматривается как ключевой игрок в созревании сыра (Dherbe´court et al. 2010). Транскриптомный анализ экспрессии генов при моделировании условий созревания сыра позволяет предположить, что пропионибактерии сохраняют жизнеспособность и активно продуцируют эти вкусовые соединения и в условиях холодного хранения (Dalmasso et al. 2012; Falentin et al. 2010b). Их высокая жизнеспособность в период созревания напрямую связана с высокой концентрацией этих вкусовых соединений в сыре (Rehn et al. 2011).

Новые исследования пропионибактерий предлагают перспективные решения традиционных технологических проблем, возникающих при их использовании в качестве стартовых культур. Сообщается, что для сохранения клеток P. acidipropionici с повышенной жизнеспособностью используется новый метод распылительной сушки в качестве альтернативы дорогостоящему методу сублимационной сушки (Schuck et al. 2012). Использование пропионибактерий в качестве стартовых культур сдерживается их плохой способностью к росту в молочной среде, что требует их кокультивирования с МКБ. Они показали хорошую совместимость с бифидобактериями в молоке и соевом молоке и смогли снизить фактор метеоризма в последнем (Wu et al. 2012). Недавно был разработан новый продукт на основе молока, заквашенный исключительно P. freudenreichii, с необходимым добавлением факторов роста и показавший, что он повышает жизнеспособность и метаболическую активность пробиотических клеток в кишечнике (Cousin et al. 2012b).

Производство противомикробных соединений

Дополнительно см.: Биосинтез бактериоцинов

Антимикробные соединения, вырабатываемые пищевыми бактериями, представляют собой альтернативный и эффективный способ сохранения пищевых продуктов. Эти соединения можно использовать в трех различных стратегиях: очищенный/полуочищенный противомикробный препарат в качестве пищевой добавки, использование предварительно ферментированного продукта в качестве ингредиента при приготовлении пищи или просто использование бактерий, продуцирующих противомикробные препараты, в качестве стартовой или дополнительной культуры. Пропионибактерии производят бактериоцины и органические кислоты, которые широко используются для консервирования пищевых продуктов. Основными бактериоцинами, продуцируемыми пропионибактериями, являются пропионицин PLG-1 P. thoenii P127, Дженсенин G P. jensenii P126, пропионицин SM1 и SM2 P. jensenii DF1, пропионицин F P. freudenreichii LMGT 2946 и пропионицин T1 P. thoenii. 419 (Holo et al. 2002). Спектр активности этих бактериоцинов и их общие свойства приведены в таблице 2. Среди всех бактериоцинов пропионибактерий пропионицин PLG-1 обладает наиболее распространенной активностью, подавляя даже некоторые грамотрицательные патогены и грибы (Lyon et al., 1993). Штамм-продуцент P. thoenii P-127 также использовался для биоконсервации некоторых ферментированных пищевых продуктов (El-Shafei et al. 2008; Tawfik et al. 2004). P. freudenreichii нечувствителен ко всем бактериоцинам пропионибактерий, за исключением пропионицина F, который также является единственным известным бактериоцином, продуцируемым этим видом (Brede et al. 2004). Пропионицин F синтезируется в виде большого пропротеина (255 остатков) геном pcfA, а для превращения в активный бактериоцин (102-145 остатков) требуется созревание, которое осуществляется генами PcfB и PcfC (Faye et al. 2011). Устойчивость к штамму-продуценту пропиоцина F обеспечивается 127-аминокислотным белком PcfI, а ген иммунитета (pcfI) также используется в качестве селективного маркера в системе клонирования P. freudenreichii для пищевых продуктов (Brede et al. 2007). Кроме того, Faye et al. выделили активируемый протеазой антимикробный пептид (PAMP), необычный бактериоцин-подобный белок из P. jensenii LMG 3032. PAMP секретируется в неактивной форме и для активации нуждается во внешней обработке протеазой. Предшественник pro-PAMP секретируется конститутивно во время роста, а зрелый белок проявляет точечную ингибирующую активность против нескольких штаммов пропионибактерий и лактобацилл (Faye et al. 2002). Помимо бактериоцинов, органические кислоты, продуцируемые пропионибактериями, такие как пропионовая кислота, уксусная кислота и т.д., также проявляют потенциальную антибактериальную активность. Ферментированный бульон, содержащий большое количество пропионовой кислоты, продуцируемой P. freudenreichii Pr4, оказался эффективным в отношении различных микроорганизмов, вызывающих порчу, таких как B. subtilis, B. cereus, Ps. putida и E. coli (Danilova et al. 2012). Благодаря своему пищевому статусу и широкому антимикробному спектру, многие коммерческие антимикробные препараты пропионибактерий используются для консервирования пищевых продуктов и силоса, например, Microgard, Bioprofit и др.

Таблица 2. Основные бактериоцины, продуцируемые молочными пропионибактериями

S. no.
Бактериоцин
Штамм-продуцент
Ингибирующий спектр
Общие характеристики
Ref.
1
Propionicin PLG-1
P. thoenii P127
P. thoenii, P. jensenii,
P. acidipropionici, Lactobacillus delbruckii subsp. lactis, Listeria monocytogenes, Corynebacterium spp., Vibrio parahaemolyticus, Yersinia enterocolitica, Pseudomonas spp., Saccharomycess spp., Aspergilus spp.
Активен в широком диапазоне рН (3-9), высокая стабильность при хранении, широкий спектр активности, умеренно термостабильный
Lyon and Glatz (1993), Lyon et al. (1993)
2
Jenseniin G
P. thoenii P126 (более ранний P. jensenii P126)
P. acidipropionici P5 и
P. jensenii P54, Streptococcus thermophilus,
L. delbruckii
subsp. bulgaricus NCDO1489, L. delbruckii subsp. Lactis ATCC 4797, L. cremoris NCDO 799,
L. lactis subsp. lactis C2, Clostridium botulinum spores
Термостабилен, стабилен при замораживании и хранении в холоде
Baker et al. (2004), Grinstead and Barefoot (1992), Weinbrenner et al. (1997)
3
Thoeniicin 447
P. thoenii 447
L. delbruckii subsp. bulgaricus, P. acne
Термостабилен, активен в широком диапазоне pH
Van der Merwe et al. (2004)
4
Propionicin SM1/SM2
P. jensenii DF1
P. jensenii DSM 20274
Термостабилен
Miescher et al. (2000)
5
Propionicin T1
P. thoenii 419 и P. thoenii LMG 2792
P. acne,
P. acidipropionici,
P thoenii, P. jensenii,
L. sake NCDO 2714
Противоугревое свойство, термостабильность, стабильность при замораживании и хранении в холоде
Faye et al. (2011), Faye et al. (2000)
6
Propionicin F
P. freudenreichii LMGT 2946
шаммы P. freudenreichii
Отрицательно заряженные, гидрофобные по своей природе
Brede et al. (2004)
7
Jenseniin P
P. jensenii B1264
P. acidipropionici,
P. jensenii, P. thoenii,
L. delbruckii subsp. bulgaricus, L. acidophilus
Термостабилен, pH-стабилен
Prince (1993), Wang (2010)
8
Protease activated antimicrobial peptide (PAMP)
P. jensenii LMG 3032
Штаммы пропионибактерий и лактобацилл
Термостабилен, стабилен при низком pH и в условиях холодного храненияs
Faye et al. (2002)

Пропионибактерии также проявляют мощную противогрибковую активность (Ho et al. 2009), которая в основном обусловлена органическими кислотами (Lind et al. 2005) и бактериоцинами, такими как пропионицин PLG-1 (Lyon and Glatz 1993). Среди органических кислот, продуцируемых пропионибактериями, максимальную противогрибковую активность проявляют пропионовая и уксусная кислоты, эффект которых усиливается при снижении pH (Lind et al. 2005) и использовании глицерина в качестве источника углерода (Helena et al. 2010). Кроме того, 3-фенилмолочная кислота, продуцируемая P. shermanii, P. thoenii и P. acidipropionici, также способствует противогрибковой активности в отношении таких грибов, как Aspergillus fumigatus и Rhodotorula mucilaginosa (Lind et al. 2007).

Биосинтез витаминов

Витамины - важнейшие микроэлементы, необходимые живым существам. Человек не способен синтезировать большинство витаминов, поэтому их необходимо получать из рациона. Два наиболее эффективных подхода к производству обогащенных витаминами продуктов питания: обогащение пищи витаминами, добавленными извне, и производство витаминов in situ заквасочными бактериями в ферментированных продуктах. Учитывая потенциальный риск передозировки и химическую природу витаминов, используемых при обогащении, более перспективной представляется стратегия использования микроорганизмов для производства витаминов. Известно, что многие бактерии пищевого класса способны вырабатывать витамины (LeBlanc et al. 2011), что в основном используется для обогащения ферментированных продуктов in situ, а также имеет высокую коммерческую ценность с точки зрения производства пищевых продуктов. Пропионибактерии способны продуцировать некоторые витамины группы В (табл. 3) в значительных количествах, которые обсуждаются ниже.

Таблица 3. Функциональные биомолекулы, продуцируемые молочными пропионибактериями

Биомолекула
Штамм-продуцент
*Концентрация*
         ********Ref.*******  
Витамин B12
P. freudenreichii subsp. shermanii CDB 10015
3.1 мг/л
Quesada-Chanto et al. (1998)
P. freudenreichii subsp. shermanii DF 15
2.5 мкг/мл
Hugenschmidt et al. (2010)
P. freudenreichii subsp. shermanii IFO12426 (генетически модифицированный штамм)
1.68 мг/л
Piao et al. (2004)
P. freudenreichii subsp. shermanii F2-3 (штамм с перетасованным геномом)
2.85 мг/л
Zhang et al. (2010a)
P. freudenreichii subsp. shermanii J15
68.05 мкг/100 мл
Van Wyk et al. (2011)
P. freudenreichii MTCC 1950 (мутантный штамм)
20–24 мг/л
Ali and Mohd (2011)
P. freudenreichii MTCC 1950 (мутантный штамм)
19–22 мг/л
Khan and Mir (2011)
P. freudenreichii subsp. shermanii 1
4.01 мг/л
Kos´mider et al. (2012)
P. freudenreichii subsp. shermanii OLP-5
31.67 мг/л
Thirupathaiah et al. (2012)
P. freudenreichii subsp. shermanii Pr1
900–1,800 нг/мл
Gardner and Champagne (2005)
Фолат
P. freudenreichii J16
21.13 мкг/100 мл
Van Wyk and Britz (2012)
P. shermanii J8
2.94 мкг/100 мл
Van Wyk et al. (2011)
P. freudenreichii subsp. shermanii NIZO B373
93 мкг/л
Hugenholtz et al. (2002)
P. acidipropionici NIZO B362
58 мкг/л
Hugenholtz et al. (2002)
P. jensenii NIZO B364
51 мкг/л
Hugenholtz et al. (2002)
Рибофлавин
P. freudenreichii NIZO B2336 (устойчивый к розеофлавину мутант штамма B374)
⁓3.2 мг/л
Burgess et al. (2006)
P. freudenreichii NIZO B2672 (устойчивый к розеофлавину мутант штамма B374)
⁓3 мг/л
Burgess et al. (2006)
CLA
P. freudenreichii subsp. freudenreichii CGMCC 1.2236
24.8 мкг/мл
Wang et al. (2007)
P. freudenreichii subsp. shermanii CGMCC 1.2227
78.8 мкг/мл
Wang et al. (2007)
P. freudenreichii subsp. shermanii JS
518 мкг/мл
Rainio et al. (2002b)
P. freudenreichii subsp. shermanii CGMCC1.2231
45.682 мг/мл
Zhang et al. (2010b)
P. freudenreichii subsp. freudenreichii PFF6
⁓265 мкг/мл
Jiang et al. (1998)
P. freudenreichii subsp. shermanii 9093
0.243 мг/мл
Hennessy et al. (2012)
P. freudenreichii subsp. freudenreichii Propioni-6
0.214 мг/мл
Hennessy et al. (2012)
P. freudenreichii subsp. shermanii
0.11 мг/мл
Kishino et al. (2002)
Пропионовая кислота
P. acidipropionici P200910
57 г/л
Paik and Glatz (1994)
P. acidipropionici ATCC4875 (FBB-адаптированные клетки)
71.8 г/л
Suwannakham and Yang (2005)
P. acidipropionici
65 г/л
Yang et al. (1995)
P. acidipropionici (Мутант ACK-Tet)
16.5 г/л
Suwannakham et al. (2006)
P. acidipropionici (Мутант TAT-ACK-Tet)
17.1 г/л
Suwannakham et al. (2006)
P. acidipropionici ATCC 4875
20.75 г/л
Goswami and Srivastava (2000)
P. acidipropionici ATCC 4965
15 г/л
Coral et al. (2008)
P. freudenreichii CCTCC M207015 (иммобилизованные клетки в MFB)
67.05 г/л
Feng et al. (2010)
P. acidipropionici (FBB-адаптированный мутант ACK-Tet)
100 г/л
Zhang and Yang (2009a)
P. acidipropionici CGMCC 1.2230 (адаптированный кислотоустойчивый штамм)
51.2 г/л
Zhu et al. (2012)
P. acidipropionici (FBB-адаптированный мутант ACK-Tet)
106 г/л
Zhang and Yang (2009b)
P. acidipropionici CGMCC1.2225
29.2 г/л
Liu et al. (2011)
P. freudenreichii CCTCC M207015 (иммобилизованные клетки в PFB)
91.89 г/л
Feng et al. (2011)
P. acidipropionici ATCC 4875 (иммобилизованные клетки в FBB)
65.8 г/л
Liang et al. (2012)
P. acidipropionici CGMCC 1.2230
47.28 г/л
Zhu et al. (2010)
P. acidipropionici CGMCC 1.2230 (иммобилизованные клетки в FBB)
58.8 г/л
Zhu et al. (2012)
Трегалоза
P. acidipropionici ATCC 4875
1.52 г/л
Deborde et al. (1996)
P. freudenreichii subsp. shermanii CIP103027
0.3–0.8 г/л
Deborde et al. (1996)
P. freudenreichii subsp. shermanii NIZO B365
131 мг/г белка
Cardoso et al. (2004)
P. acidipropionici DSM 20273
132 мг/г белка
Cardoso et al. (2004)
P. freudenreichii subsp. shermanii NCIM 5137 (осмотически чувствительный мутант)
391 мг/г биомассы
Ruhal and Choudhury (2012b)

Витамин B12

Дополнительно см.: Биосинтез витамина B12

Животные, растения и грибы не способны производить витамин B12, он вырабатывается исключительно микроорганизмами. Человеку необходимо получать эту жизненно важную молекулу из натуральных источников, таких как мясо, рыба, яйца или фармацевтическая продукция. Рекомендуемая диетическая норма (RDA) витамина B12 для среднего взрослого человека составляет около 2-3 мкг/день, а его дефицит может привести к ряду физиологических нарушений, наиболее распространенным из которых является пернициозная анемия (Roth et al. 1996).

Пропионибактерии обладают статусом GRAS и высокой способностью к накоплению витамина B12 и, таким образом, представляют собой очевидный выбор для обогащения молочных продуктов путем ферментации in situ. Они использовались в качестве дополнительных культур для повышения уровня B12 в некоторых ферментированных продуктах, таких как кефир (Van Wyk et al. 2011), йогурт (Amrutha 2010), кимчи (Ro et al. 1979) и ферментированные овощи (Babuchowski et al. 1999). Улучшение системного уровня B12 было достигнуто путем кормления крыс ферментированным продуктом на основе пропионовокислых бактерий (Adams et al. 2002).

Витамин B12 коммерчески производится Propionibacteria, Pseudomonas dentrificans и Bacillus megaterium (Martens et al., 2002), причем первый используется главным образом из-за его пищевого статуса. Попытки увеличить производство витамина B12 пропионибактериями предпринимались либо путем изменения питательного состава среды роста с точки зрения аминокислот, минералов и т.д., либо с помощью подходов генетической и метаболической инженерии. Значительного повышения уровня продукции можно достичь путем добавления предшественника 5,6-диметилбензимидазола (Marwaha et al. 1983) и альтернативной инкубации в анаэробных и аэробных условиях (Ye et al. 1996). Используя одну или обе из этих стратегий, удалось достичь высоких уровней производства, используя сыворотку в качестве экономически эффективной и экологичной среды роста (Bullerman and Berry 1966). При аналогичном подходе высокая биомасса P. freudenreichii, а также концентрация витамина B12 могут быть достигнуты на отработанной среде, полученной в результате ферментации МКБ (Gardner and Champagne 2005). Недавно было установлено, что сырой глицерин (Kos´mider et al. 2012) и глюкоза (Chiliveri et al. 2010) способствуют хорошему производству витамина B12 пропионибактериями в оптимизированных условиях.

После характеристики молекулярных узлов, участвующих в биосинтезе витамина B12 в пропионибактериях (Roessner et al. 2002), для повышения его производства были использованы методы генной инженерии. Несколько генов, принадлежащих к пути витамина B12, были клонированы и экспрессированы в P. freudenreichii, и рекомбинантный штамм показал заметное улучшение способности синтезировать B12 (Piao et al. 2004). Чжан и соавторы использовали метод перетасовки геномов для увеличения производства витамина B12 P. shermanii, и перетасованный штамм показал улучшение производства витамина на 61 % (Zhang et al. 2010a). Случайный мутагенез с использованием ультрафиолетового (УФ) излучения (Ali and Mohd 2011) и нитрозогуанидина (NTG) (Khan and Mir 2011) также использовался для улучшения производства витамина B12 из P. freudenreichii. Недавно добавление аналогов витамина B12 в ферментационную среду, рассматриваемое как новый подход к преодолению ингибирования по принципу обратной связи (Feedback inhibition), привело к значительному увеличению производства витамина B12 из P. shermanii (Thirupathaiah et al. 2012).

Фолат (фолиевая кислота)

Фолат - это жизненно важное пищевое вещество, играющее важную физиологическую роль в организме человека. RDA для фолата составляет 400 мкг/сутки для взрослых. Овощи и молочные продукты являются основными источниками фолиевой кислоты для человека. Молоко - хорошо известный источник фолата, содержащий около 5-7 мкг фолата на 100 г продукта, таким образом, вносящий значительный вклад в суточную потребность среднего человека (Iyer and Tomar 2009).

Ферментация молока молочнокислыми бактериями, продуцирующими фолаты (Santos et al. 2008), была направлена на дальнейшее улучшение фолатного статуса молочных продуктов. Пропионибактерии демонстрируют широкое разнообразие с точки зрения уровня производства фолатов, причем некоторые штаммы даже производят столько же, сколько штаммы S. thermophilus (известные производители фолатов) (Hugenholtz et al. 2002). Функциональные пищевые продукты, такие как ферментированное молоко и кефир, были разработаны с использованием штаммов Propionibacterium, продуцирующих фолат и витамин B12, для восполнения дефицита витаминов в бедных регионах (Van Wyk et al. 2011).

Рибофлавин

Рибофлавин (витамин B2) содержится в самых разных продуктах питания, таких как молочные продукты, мясо, яйца и некоторые зеленые овощи. Однако дефицит рибофлавина (арибофлавиноз) по-прежнему распространен как в развивающихся, так и в промышленно развитых странах. Хотя молочные продукты содержат рибофлавин (в молоке его примерно 1,2 мг/л), они не считаются хорошим источником этого необходимого витамина. Следовательно, продуцирующие рибофлавин стартовые штаммы (LeBlanc et al. 2011) могут быть использованы для восполнения этой молекулы в рационе человека. Селекция спонтанных мутантов, устойчивых к розеофлавину, является надежным методом получения природных штаммов с избыточной продукцией рибофлавина (Burgess et al. 2004). Было показано, что такие мутантные штаммы P. freudenreichii продуцируют значительно большее количество рибофлавина, чем штаммы дикого типа (Burgess et al. 2006). Сообщалось, что йогурт, обогащенный рибофлавином, содержащий в качестве добавочной культуры P. freudenreichii (мутант, устойчивый к розеофлавину), облегчает симптомы экспериментально вызванного арибофлавиноза у крыс (LeBlanc et al. 2006).

Синтез конъюгированной линолевой кислоты (CLA)

Конъюгированная линолевая кислота (CLA) относится к семейству изомеров линолевой кислоты (цис-9, цис-12-октадекадиеновая кислота) и содержится в некоторых пищевых продуктах. За последние два десятилетия были получены данные о важной физиологической роли и огромной пользе CLA для здоровья (Scimeca and Miller 2000). Микробное производство CLA также было направлено на пополнение запасов этой молекулы в ферментированных продуктах, а пропионибактерии показали хороший потенциал для производства CLA в нескольких исследованиях (Таблица 3). В одном из таких исследований различные молочные заквасочные бактерии были протестированы на производство CLA in vitro, и оказалось, что P. freudenreichii и P. shermanii являются активными производителями CLA (Jiang et al. 1998). Активность изомеразы линолевой кислоты штаммов Bifidobacterium и Propionibacterium была использована для получения новых конъюгированных жирных кислот (подбных CLA), таких как, конъюгированная α-линоленовая кислота (CLNA), конъюгированная c-линоленовая кислота (CGLA) и конъюгированная стеаридоновая кислота (CSA) из их неконъюгированных изомеров. (Rainio et al. 2001; Hennessy et al. 2012). Аналогичным образом, клеточные экстракты P. shermanii и L. acidophilus, обладающие активностью изомеразы линолевой кислоты, были успешно использованы для получения CLA из линолевой кислоты (LA) (Lin et al. 2002).

Возможность получения пищевой CLA из пропионибактерий привела к попыткам повысить ее продуктивность либо за счет изменения параметров обработки, либо за счет оптимизации компонентов среды. Райнио и его коллеги (Rainio et al. 2002b) изучали продукцию CLA пропионибактериями при периодической ферментации и периодической ферментации с подпиткой, при которой в растущих клетках наблюдались высокие скорости трансформации из LA по сравнению со стационарными клетками (Rainio et al. 2002b). Линолевая кислота оказывает токсическое воздействие на жизнеспособность микроорганизмов, которое можно частично преодолеть за счет ее мицеллизации в матрице сорбитанмоноолеата (SO) (Rainio et al. 2001), однако это приводит к снижению эффективности трансформации (Rainio et al. 2002a).

Семена растений, богатые маслами, такими как сафлоровое, подсолнечное, кунжутное, кукурузное и т.д., являются богатыми источниками LA и могут быть использованы в качестве субстрата для микробного производства CLA. Высокие уровни CLA были получены из P. shermanii с использованием кунжутного масла при оптимизированных pH, температуре и концентрации линолевой кислоты (Zhang et al. 2010b). Сравнительная способность производства CLA P. freudenreichii и P. shermanii была протестирована в среде лактата натрия (SLM), среде де Ман-Рогоза-Шарпе (MRS) и среде обезжиренного молока, в каждую из которых добавляли подсолнечное масло. P. shermanii показал максимальную продукцию в SLM и MRS, в то время как P. freudenreichii произвел максимальное количество CLA в обезжиренном молоке (Wang et al. 2007). Гидролизованная суспензия овсяной муки в качестве источника LA была оптимизирована для обогащения CLA с помощью P. shermanii (Vahvaselka¨ et al. 2004). Кроме того, добавление подсолнечного масла в овсяную муку повысило концентрацию CLA в ферментированном овсе с хорошей стабильностью при хранении (Vahvaselka¨ et al. 2006). Благодаря своим огромным полезным свойствам CLA рассматривается в качестве ингредиента функциональных продуктов питания (Benjamin and Spener 2009), а кисломолочный продукт на основе пропионовокислых бактерий был предложен в качестве потенциальной добавки CLA (Hennessy et al. 2007).

Биосинтез трегалозы

Дополнительно см.: Биосинтез трегалозы

Трегалоза (микоза) - углевод из группы невосстанавливающих дисахаридов, образованный 2 остатками D-глюкозы, связанными между собой α-1,1-гликозидной связью. Данный дисахарид широко распространен во всем биологическом мире и служит источником углерода и энергии, совместимым растворенным веществом, резервным соединением и метаболитом, защищающим от стресса (Elbein et al., 2003). Среди нескольких известных родов бактерий, продуцирующих трегалозу, молочные пропионибактерии являются единственными пищевыми бактериями, способными к биосинтезу трегалозы из глюкозы и пирувата посредством неоглюкогенеза (Deborde et al., 1996). Это явление широко распространено среди представителей рода, но сильно зависит от штамма (таблица 3). Сообщалось об увеличении выработки трегалозы пропионибактериями в различных стрессовых условиях, что указывает на ее потенциальную роль в защите от стресса (Cardoso et al., 2004). Среди нескольких протестированных источников углерода лактоза является лучшим субстратом для производства трегалозы, тогда как лактат (хотя и является лучшим субстратом для роста клеток) оказывается плохим (Cardoso et al., 2004; Deborde et al., 1996). Недавно сообщалось, что неочищенный глицерин является новой и эффективной средой для получения высоких выходов трегалозы и пропионовой кислоты из P. freudenreichii subsp. shermanii. Было высказано предположение, что присутствие KCL в неочищенной глицериновой среде создает осмотическую проблему для клеток, приводящую к более высокому уровню внутриклеточного накопления трегалозы (Ruhal et al., 2011). Улучшение продукции трегалозы было достигнуто у химически полученного осмотически чувствительного мутанта, очевидно, благодаря его более высокой активности АДФ-глюкозопирофосфорилазы (Ruhal and Choudhury 2012b). Кроме того, используя новую стратегию аэробного роста как для дикого типа, так и для мутантного штамма, в среде на основе глицерина можно было бы достичь более высокой биомассы бактерий и, в свою очередь, более высоких уровней трегалозы (Ruhal and Choudhury 2012a).

Предполагается двойная роль трегалозы в пропионибактериях: во-первых, как резервного соединения, а во-вторых, как молекулы, защищающей от стресса. Пути метаболизма трегалозы были идентифицированы у двух штаммов - P. freudenreichii NIZO B365 и P. freudenreichii CIRM-BIA1T. Путь трегалозо-6-фосфат синтазы/фосфатазы (OtsA-OtsB) вовлечен в синтез трегалозы, а путь трегалозо-синтазы (TreS), как предполагается, участвует в деградации трегалозы (Cardoso et al. 2007; Falentin et al. 2010a). Недавно ген otsB (фосфатфосфатазы трегалозы) из P. freudenreichii NIZO B365 был клонирован и экспрессирован в L. lactis. Рекомбинантный штамм мог продуцировать и выделять трегалозу в среду и был очень устойчив к кислотному, тепловому и холодовому шокам (Carvalho et al. 2011). Таким образом, использование продуцирующих трегалозу стартовых или пробиотических культур может привести к повышению их жизнеспособности и функциональности в стрессовых условиях. Кроме того, учитывая огромные возможности применения трегалозы для здоровья человека, разработка обогащенного трегалозой ферментированного молочного продукта с использованием штамма Propionibacterium представляет собой привлекательный и новый подход к доставке этой важной молекулы в организм человека.

Производство пропионовой кислоты

Дополнительно см.: биосинтез пропионовй кислоты

Пропионовая кислота и ее соли широко используются для консервирования продуктов питания и производства целлюлозы, парфюмерии, гербицидов, фармацевтических препаратов, волокон и т.д. Пропионовая кислота коммерчески производится нефтехимическим способом путем гидрокарбоксилирования этилена. Однако высокая цена и невозобновляемая природа субстрата, а также растущий спрос потребителей на натуральные и безопасные консерванты повысили интерес к микробному производству пропионовой кислоты с использованием дешевого сырья (Liu et al. 2012).

Пропионибактерии производят пропионовую кислоту по пути дикарбоновых кислот с уксусной и янтарной кислотами в качестве основных побочных продуктов. Ряд авторов исследовали различные штаммы P. acidipropionici и P. freudenreichii для производства пропионовой кислоты (Таблица 3). Процесс микробного производства является самоингибирующим, поскольку производимая пропионовая кислота вызывает кислотное повреждение клеток (Blanc and Goma 1987), а высокое накопление побочных продуктов мешает последующей переработке (Yang et al. 1994). Были предприняты попытки устранить или уменьшить ингибирование конечного продукта путем разработки устойчивых к пропионовой кислоте штаммов (Woskow and Glatz 1991), использования экстрактивной ферментации (Lewis and Yang 1992) и иммобилизации клеток в биореакторах (Coronado et al. 2001; Yang et al. 1995). Сообщалось о более высоком выходе пропионовой кислоты из адаптированных к кислоте клеток P. acidipropionici, иммобилизованных в реакторе с волокнистым слоем (FBB), по сравнению с суспензией свободных клеток, а повышенная устойчивость адаптированных клеток к конечным продуктам объяснялась мутациями в двух ключевых ферментах, участвующих в пути получения пропионовой кислоты (Suwannakham and Yang 2005; Zhu et al. 2012). Для производства пропионовой кислоты из P. freudenreichii также был разработан биореактор с многоточечным волокнистым слоем (MFB), что привело к значительному повышению его производительности (Feng et al. 2010). Образование побочных продуктов при производстве пропионовой кислоты снижает выход продукции из-за отвода потока и ухудшения последующей переработки. Для преодоления этой проблемы были выведены мутанты ацетат-киназы (ACK-Tet и TAT-ACK-Tet) P. acidipropionici, которые показали сниженную способность к синтезу ацетата и улучшенный выход пропионовой кислоты (Suwannakham et al. 2006). Эти мутантные штаммы были иммобилизованы в биореакторе с волокнистым слоем (FBB) для улучшения их кислотоустойчивости и достижения более высокого выхода пропионовой кислоты (Zhang and Yang 2009a).

Несмотря на все усилия по повышению производительности и снижению образования побочных продуктов, стоимость процесса микробного производства по-прежнему значительно выше химического метода. Использование различных промышленных и сельскохозяйственных отходов в качестве сырья предлагает экологичный и экономичный способ производства пропионовой кислоты. Многие исследования по производству пропионовой кислоты пропионибактериями с использованием недорогих субстратов, таких как глюкоза (Feng et al. 2010), тростниковая меласса (Quesada-Chanto et al. 1994), лактоза (Goswami and Srivastava 2001), сыворотка (Gupta and Srivastava 2001), глицерин (Liu et al. 2011; Posada and Cardona 2012; Zhang and Yang 2009b; Zhu et al. 2010) и багассы сахарного тростника (Zhu et al. 2012) сообщили о значительном снижении себестоимости продукции.

В последнее время глицерин стал предпочтительным сырьем благодаря своей низкой стоимости и меньшему производству уксусной кислоты. Сообщалось, что концентрация пропионовой кислоты достигала 106 г/л при сниженном производстве уксусной кислоты в адаптированном к FBB мутанте ACK-Tet P. acidipropionici, использующем глицерин в качестве источника углерода (Zhang and Yang 2009b). Кроме того, оптимизация процесса ферментации на основе глицерина с использованием кислотоустойчивого штамма P. acidipropionici в периодической ферментации привела к значительному повышению уровня производства пропионовой кислоты (Zhu et al. 2010). Новая стратегия совместной ферментации с использованием глицерина и глюкозы в качестве сырья для производства пропионовой кислоты из P. acidipropionici привела к высокой производительности и эффективности преобразования субстрата с уменьшением образования побочных продуктов (Liu et al. 2011). В некоторых последних отчетах также предлагается использовать альтернативное сырье, такое как тростниковая меласса (кормовая патока) (Feng et al. 2011), жмых сахарного тростника (Zhu et al. 2012) и иерусалимский артишок (топинамбур) (Liang et al. 2012) для дальнейшего снижения стоимости производства.

Синтез различных соединений

Помимо вышеперечисленных метаболитов, пропионибактерии выделяют и другие важные соединения. Известно, что они продуцируют смесь соединений, получивших общее название бифидогенный стимулятор роста (Kaneko et al. 1994). В основном он состоит из DHNA, ACNQ и некоторых неизвестных компонентов. На производство DHNA пропионибактериями влияет концентрация кислорода в среде (Furuichi et al. 2006a), и для повышения уровня DHNA, производимого P. freudenreichii ET-3, был разработан новый метод анаэробно-аэробного переключения культур (Furuichi et al. 2006b).

Пропионибактерии также продуцируют 5-аминолевулиновую кислоту (5-ALA), основной предшественник в биосинтезе порфириновых соединений, таких как витамин B12. Это соединение также служит инсектицидом и гербицидом, способствует росту некоторых растений и используется в диагностике рака (Sasaki et al. 2002). Было показано, что штамм P. acidipropionici продуцирует большое количество 5-ALA (405 мг/л) в среде с добавлением глицина и при длительной стратегии культивирования (Kiatpapan et al. 2011). Сообщалось, что наряду с глицином добавление в среду сукцината и глюкозы также повышает выход 5-ALA из P. acidipropionici (Sonhom et al. 2012).

Заключение

Молочные пропионибактерии, которые раньше использовались только в качестве заквасочной культуры при производстве сыра, превратились в многофункциональные организмы, имеющие перспективное применение в пищевой промышленности и для здоровья человека. Благодаря способности преодолевать неблагоприятные условия, преобладающие как в бродильной емкости, так и в кишечнике, а также обеспечивать различные полезные свойства, они стали использоваться в качестве пробиотиков. Их стрессоустойчивость также помогает использовать их для промышленного производства биомолекул. Они обладают обширным молекулярным набором и поэтому способны синтезировать целый ряд функциональных биомолекул, включая витамины (витамин B12, фолат, рибофлавин), трегалозу, CLA, пропионовую кислоту, бактериоцины, бифидогенные факторы и т.д. Технологические и молекулярные вмешательства последних лет открыли путь к разработке улучшенных штаммов и эффективных операций. Недавно было проведено первое секвенирование целого генома молочного штамма Propionibacterium. Такие данные необходимо получить и для других промышленно и функционально важных штаммов, чтобы восполнить недостаток геномной информации о молочных пропионибактериях. Эта информация вместе с недавно разработанными молекулярными инструментами будет иметь решающее значение для достижения новых технологических прорывов и лучшего использования пропионибактерий в качестве микробного биоресурса.

Дополнительная информация

References

  1. Adams MC, Huang Y, Kotula L, Blake RJ, Garg ML (2002) The efficacy of a potential new probiotic, Propionibacterium jensenii 702, to correct vitamin B12 levels in an in vivo deficient animal model. Asia Pac J Clin Nutr 11:S261
  2. Ali MN, Mohd MK (2011) Enhancement in vitamin B12 production by mutant strains of Propionibacterium freudenreichii. Int J Eng Sci 3:4921–4925
  3. Amrutha N (2010) Studies on the vitamin B12 enrichment of yoghurt using Lactobacillus plantarum and Propionobacterium freud- enreichii. Dissertation, CFTRI, India
  4. Babuchowski A, Laniewska-Moroz L, Warminska-Radyko I (1999) Propionibacteria in fermented vegetables. Le Lait 79:113–124
  5. Baker SH, Fy EK, Quattlebaum RG, Barefoot SF (2004) Sensitization of Gram-negative and Gram-positive bacteria to jenseniin G by sublethal injury. J Food Protect 67:1009–1013
  6. Benjamin S, Spener F (2009) Conjugated linoleic acids as functional food: an insight into their health benefits. Nutr Metab 6:36
  7. Blanc P, Goma G (1987) Kinetics of inhibition in propionic acid fermentation. Bioproc Biosyst Eng 2:175–179
  8. Brede DA, Faye T, Johnsborg O, Ødega˚rd I, Nes IF, Holo H (2004)
  9. Molecular and genetic characterization of propionicin F, a bacteriocin from Propionibacterium freudenreichii. Appl Envi- ron Microb 70:7303–7310
  10. Brede DA, Lothe S, Salehian Z, Faye T, Nes IF (2007) Identification of the propionicin F bacteriocin immunity gene (pcfI) and development of a food-grade cloning system for Propionibacterium freudenreichii. Appl Environ Microb 73:7542–7547
  11. Britz TJ, Riedel KHJ (1994) Propionibacterium species diversity in Leerdammer cheese. Int J Food Microbiol 22:257–267
  12. Brzuszkiewicz E, Weiner J, Wollherr A, Thu¨rmer A, Hu¨peden J, Lomholt HB, Kilian M, Gottschalk G, Daniel R, Mollenkopf HJ (2011) Comparative genomics and transcriptomics of Propionibacterium acnes. PLoS One 6:e21581
  13. Bullerman LB, Berry EC (1966) Use of cheese whey for vitamin B12 production. Appl Microbiol 14:353–355
  14. Burgess C, O’Connell-Motherway M, Sybesma W, Hugenholtz J, Van Sinderen D (2004) Riboflavin production in Lactococcus lactis: potential for in situ production of vitamin-enriched foods. Appl Environ Microb 70:5769–5777
  15. Burgess CM, Smid EJ, Rutten G, Van Sinderen D (2006) A general method for selection of riboflavin-overproducing food grade micro-organisms. Microb Cell Fact 5:24
  16. Cardoso FS, Gaspar P, Hugenholtz J, Ramos A, Santos H (2004) Enhancement of trehalose production in dairy propionibacteria through manipulation of environmental conditions. Int J Food Microbiol 91:195–204
  17. Cardoso FS, Castro RF, Borges N, Santos H (2007) Biochemical and genetic characterization of the pathways for trehalose metabolism in Propionibacterium freudenreichii, and their role in stress response. Microbiology 153:270–280
  18. Carvalho AL, Cardoso FS, Bohn A, Neves AR, Santos H (2011) Engineering trehalose synthesis in Lactococcus lactis for improved stress tolerance. Appl Environ Microb 77:4189–4199
  19. Chiliveri SR, Yeruva T, Panda SH, Linga VR (2010) Optimization of fermentation parameters for vitamin B12 production using Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii OLP-5 by Taguchi method. J Pure Appl Microbiol 4:647–658
  20. Collado MC, Meriluoto J, Salminen S (2007a) Development of new probiotics by strain combinations: is it possible to improve the adhesion to intestinal mucus? J Dairy Res 90:2710–2716
  21. Collado MC, Meriluoto J, Salminen S (2007b) In vitro analysis of probiotic strain combinations to inhibit pathogen adhesion to human intestinal mucus. Food Res Int 40:629–636
  22. Coral J, Karp SG, Porto de Souza Vandenberghe L, Parada JL, Pandey A, Soccol CR (2008) Batch fermentation model of propionic acid production by Propionibacterium acidipropionici in different carbon sources. Appl Biochem Biotech 151:333–341
  23. Coronado C, Botello JE, Herrera F (2001) Study and mathematical modeling of the production of propionic acid by Propionibacterium acidipropionici immobilized in a stirred tank fermentor. Biotechnol Progr 17:669–675
  24. Cousin FJ, Mater DDG, Foligne B, Jan G (2011) Dairy propionibacteria as human probiotics: a review of recent evidence. Dairy Sci Technol 91:1–26
  25. Cousin FJ, Jouan-Lanhouet S, Dimanche-Boitrel MT, Corcos L, Jan G (2012a) Milk fermented by Propionibacterium freudenreichii induces apoptosis of HGT-1 human gastric cancer cells. PLoS One 7:e31892
  26. Cousin FJ, Louesdon S, Maillard MB, Parayre S, Falentin H, Deutsch SM, Boudry G, Jan G (2012b) The first dairy product exclusively fermented by Propionibacterium freudenreichii: a new vector to study probiotic potentialities in vivo. Food Microbiol. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.fm.2012.05.003
  27. Cummins CS, Johnson JL (1986) Genus I. Propionibacterium Orla-Jensen 1909. In: Sneath PHA, Mair NS, Sharpe ME, Holt J (eds) Bergey’s manual of systematic bacteriology, vol 2. The Williams & Wilkins Co, Baltimore, pp 1346–1353
  28. Dalmasso M, Nicolas P, Falentin H, Valence F, Tanskanen J, Jatila H, Salusja¨rvi T, Thierry A (2011) Multilocus sequence typing of Propionibacterium freudenreichii. Int J Food Microbiol 145: 113–120
  29. Dalmasso M, Aubert J, Briard-Bion V, Chuat V, Deutsch SM, Even S, Falentin H, Jan G, Jardin J, Maillard MB (2012) A temporalomic study of Propionibacterium freudenreichii CIRM-BIA1T adaptation strategies in conditions mimicking cheese ripening in the cold. PLoS One 7:e29083
  30. Danilova IV, Lee HAO, Tourova TP, Ryzhkova EP, Netrusov AI (2012) Propionibacterium freudenreichii strains as antibacterial agents at neutral pH and their production on food grade media fermented by some lactobacilli. J Food Saf 32:48–58
  31. Darilmaz DO, Beyatli Y (2012a) Acid-bile, antibiotic resistance and inhibitory properties of propionibacteria isolated from Turkish traditional home-made cheeses. Anaerobe 18:122–127
  32. Darilmaz DO, Beyatli Y (2012b) Investigating hydrophobicity and the effect of exopolysaccharide on aggregation properties of dairy propionibacteria isolated from Turkish homemade cheeses. J Food Protect 75:359–365
  33. Darilmaz DO, Beyatli Y, Yuksekdag ZN (2012) Aggregation and hydrophobicity properties of 6 dairy propionibacteria strains isolated from homemade Turkish cheeses. J Food Sci 77:M20– M24
  34. Davidson CA, Rehberger TG (1995) Characterization of Propioni- bacterium isolated from the rumen of lactating dairy cows. Proc Am Soc Microbiol 1:1–6
  35. Deborde C, Corre C, Rolin DB, Nadal L, De Certaines JD, Boyaval P (1996) Trehalose biosynthesis in dairy Propionibacterium. J Magn Reson Anal 2:297–304
  36. Deutsch SM, Parayre S, Bouchoux A, Guyomarc’h F, Dewulf J, Dols-Lafargue M, Baglinie`re F, Cousin FJ, Falentin H, Jan G, Foligne´ B (2012) Contribution of surface b-glucan polysaccharide to physicochemical and immunomodulatory properties of Propion- ibacterium freudenreichii. Appl Environ Microb 78:1765–1775
  37. Dherbe´court J, Thierry A, Madec MN, Lortal S (2006) Comparison of amplified ribosomal DNA restriction analysis, peptidoglycan hydrolase and biochemical profiles for rapid dairy propionibacteria species identification. Res Microbiol 157:905–913
  38. Dherbe´court J, Falentin H, Canaan S, Thierry A (2008) A genomic search approach to identify esterases in Propionibacterium freudenreichii involved in the formation of flavour in Emmental cheese. Microb Cell Fact 7:16
  39. Dherbe´court J, Falentin H, Jardin J, Maillard MB, Baglinie`re F, Barloy-Hubler F, Thierry A (2010) Identification of a secreted lipolytic esterase in Propionibacterium freudenreichii, a ripening process bacterium involved in Emmental cheese lipolysis. Appl Environ Microb 76:1181–1188
  40. Elbein AD, Pan YT, Pastuszak I, Carroll D (2003) New insights on trehalose: a multifunctional molecule. Glycobiology 13:17R– 27R
  41. El-Shafei K, El-Gawad MAMA, Dabiza N, Sharaf OM, Effat BA (2008) A mixed culture of Propionibacterium thoenii P-127, Lactobacillus rhamnosus and Lactobacillus plantarum as protective cultures in Kareish cheese. Pol J Food Nutr Sci 58:433–441
  42. Falentin H, Deutsch SM, Jan G, Loux V, Thierry A, Parayre S, Maillard MB, Dherbe´court J, Cousin FJ, Jardin J (2010a) The complete genome of Propionibacterium freudenreichii CIRM- BIA1T, a hardy Actinobacterium with food and probiotic applications. PLoS One 5:e11748
  43. Falentin H, Postollec F, Parayre S, Henaff N, Le Bivic P, Richoux R, Thierry A, Sohier D (2010b) Specific metabolic activity of ripening bacteria quantified by real-time reverse transcription PCR throughout Emmental cheese manufacture. Int J Food Microbiol 144:10–19
  44. Faye T, Langsrud T, Nes IF, Holo H (2000) Biochemical and genetic characterization of propionicin T1, a new bacteriocin from Propionibacterium thoenii. Appl Environ Microb 66:4230–4236
  45. Faye T, Brede DA, Langsrud T, Nes IF, Holo H (2002) An antimicrobial peptide is produced by extracellular processing of a protein from Propionibacterium jensenii. J Bacteriol 184: 3649–3656
  46. Faye T, Holo H, Langsrud T, Nes IF, Brede DA (2011) The unconventional antimicrobial peptides of the classical propionibacteria. Appl Microbiol Biot 89:549–554
  47. Feng XH, Chen F, Xu H, Wu B, Yao J, Ying HJ, Ouyang PK (2010) Propionic acid fermentation by Propionibacterium freudenreichii CCTCC M207015 in a multi-point fibrous-bed bioreactor. Bioproc Biosyst Eng 33:1077–1085
  48. Feng X, Chen F, Xu H, Wu B, Li H, Li S, Ouyang P (2011) Green and economical production of propionic acid by Propionibacterium freudenreichii CCTCC M207015 in plant fibrous-bed bioreactor. Bioresour Technol 102:6141–6146
  49. Fernandez-Espla MD, Fox PF (1998) Effect of adding Propionibacterium shermanii NCDO 853 or Lactobacillus casei ssp. casei IFPL 731 on proteolysis and flavor development of Cheddar cheese. J Agri Food Chem 46:1228–1234
  50. Foligne´ B, Deutsch SM, Breton J, Cousin FJ, Dewulf J, Samson M, Pot B, Jan G (2010) Promising immunomodulatory effects of selected strains of dairy propionibacteria as evidenced in vitro and in vivo. Appl Environ Microb 76:8259–8264
  51. Furuichi K, Amano A, Katakura Y, Ninomiya K, Shioya S (2006a) Optimal aerobic cultivation method for 1, 4-dihydroxy-2-naphthoic acid production by Propionibacterium freudenreichii ET-3. J Biosci Bioeng 102:198–205
  52. Furuichi K, Hojo K, Katakura Y, Ninomiya K, Shioya S (2006b) Aerobic culture of Propionibacterium freudenreichii ET-3 can increase production ratio of 1, 4-dihydroxy-2-naphthoic acid to menaquinone. J Biosci Bioeng 101:464–470
  53. Gardner N, Champagne CP (2005) Production of Propionibacterium shermanii biomass and vitamin B12 on spent media. J Appl Microbiol 99:1236–1245
  54. Goswami V, Srivastava AK (2000) Fed-batch propionic acid production by Propionibacterium acidipropionici. Biochem Eng J 4:121–128
  55. Goswami V, Srivastava AK (2001) Propionic acid production in an in situ cell retention bioreactor. Appl Microbiol Biot 56:676–680
  56. Gratz S, Mykkanen H, El-Nezami H (2005) Aflatoxin B1 binding by a mixture of Lactobacillus and Propionibacterium: in vitro versus ex vivo. J Food Protect 68:2470–2474
  57. Grinstead DA, Barefoot SF (1992) Jenseniin G, a heat-stable bacteriocin produced by Propionibacterium jensenii P126. Appl Environ Microb 58:215–220
  58. Gupta A, Srivastava AK (2001) Continuous propionic acid production from cheese whey using in situ spin filter. Biotechnol Bioproc Eng 6:1–5
  59. Hatakka K, Holma R, El-Nezami H, Suomalainen T, Kuisma M, Saxelin M, Poussa T, Mykka¨nen H, Korpela R (2008) The influence of Lactobacillus rhamnosus LC705 together with Propionibacterium freudenreichii ssp. shermanii JS on potentially carcinogenic bacterial activity in human colon. Int J Food Microbiol 128:406–410
  60. Helena L, Anders B, Karin J, Hans J, Johan S (2010) Glycerol enhances the antifungal activity of dairy propionibacteria. Int J Microbiol 2010:1–9
  61. Hennessy AA, Ross RP, Stanton C, Devery R, Murphy JJ, Saarela M (2007) Development of dairy based functional foods enriched in conjugated linoleic acid with special reference to rumenic acid. In: Saarela M (ed) Functional dairy products, vol 2. CRC Press, Finland, pp 443–494
  62. Hennessy AA, Barrett E, Paul Ross R, Fitzgerald GF, Devery R, Stanton C (2012) The production of conjugated a-linolenic, c-linolenic and stearidonic acids by strains of bifidobacteria and propionibacteria. Lipids 47:313–327
  63. Ho PH, Luo JB, Adams MC (2009) Lactobacilli and dairy propion- ibacterium with potential as biopreservatives against food fungi and yeast contamination. Appl Biochem Microbiol 45:414–418
  64. Holo H, Faye T, Brede DA, Nilsen T, Ødega˚rd I, Langsrud T, Brendehaug J, Nes IF (2002) Bacteriocins of propionic acid bacteria. Le Lait 82:59–68
  65. Huang Y, Adams MC (2003) An in vitro model for investigating intestinal adhesion of potential dairy propionibacteria probiotic strains using cell line C2BBe1. Lett Appl Microbol 36:213–216
  66. Huang Y, Adams MC (2004) In vitro assessment of the upper gastrointestinal tolerance of potential probiotic dairy propionibacteria. Int J Food Microbiol 91:253–260
  67. Huang Y, Kotula L, Adams MC (2003) The in vivo assessment of safety and gastrointestinal survival of an orally administered novel probiotic, Propionibacterium jensenii 702, in a male Wistar rat model. Food Chem Toxicol 41:1781–1787
  68. Hugenholtz J, Hunik J, Santos H, Smid E (2002) Nutraceutical production by propionibacteria. Le Lait 82:103–112
  69. Hugenschmidt S, Schwenninger SM, Gnehm N, Lacroix C (2010) Screening of a natural biodiversity of lactic and propionic acid bacteria for folate and vitamin B12 production in supplemented whey permeate. Int Dairy J 20:852–857
  70. Iyer R, Tomar SK (2009) Folate: a functional food constituent. J Food Sci 74:R114–R122
  71. Jan G, Belzacq AS, Haouzi D, Rouault A, Metivier D, Kroemer G, Brenner C (2002) Propionibacteria induce apoptosis of colorectal carcinoma cells via short-chain fatty acids acting on mitochondria. Cell Death Differ 9:179–188
  72. Jiang J, Bjorck L, Fonden R (1998) Production of conjugated linoleic acid by dairy starter cultures. J Appl Microbiol 85:95–102
  73. Kaneko T, Mori H, Iwata M, Meguro S (1994) Growth stimulator for bifidobacteria produced by Propionibacterium freudenreichii and several intestinal bacteria. J Dairy Res 77:393–404
  74. Kekkonen RA, Lummela N, Karjalainen H, Latvala S, Tynkkynen S, Ja¨rvenpa¨a¨ S, Kautiainen H, Julkunen I, Vapaatalo H, Korpela R (2008) Probiotic intervention has strain-specific anti-inflammatory effects in healthy adults. World J Gastroenterol 14: 2029–2036
  75. Khan MM, Mir NA (2011) Production of vitamin B12 by improved strains of Propionibacterium freudenreichii. Biotechnol Bioinf Bioeng 1:19–24
  76. Kiatpapan P, Phonghatsabun M, Yamashita M, Murooka Y, Panbangred W (2011) Production of 5-aminolevulinic acid by Propionibacterium acidipropionici TISTR442. J Biosci Bioeng 111:425–428
  77. Kirjavainen PV, ElNezami HS, Salminen SJ, Ahokas JT, Wright PFA (1999) Effects of orally administered viable Lactobacillus rhamnosus GG and Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii JS on mouse lymphocyte proliferation. Clini Diagn Lab Immunol 6:799–802
  78. Kishino S, Ogawa J, Omura Y, Matsumura K, Shimizu S (2002) Conjugated linoleic acid production from linoleic acid by lactic acid bacteria. J Am Oil Chem Soc 79:159–163
  79. Kos´mider A, Białas W, Kubiak P, Droz_ dz_yn´ska A, Czaczyk K (2012) Vitamin B12 production from crude glycerol by Propionibacte- rium freudenreichii ssp. shermanii: optimization of medium composition through statistical experimental designs. Bioresour Technol 105:128–133
  80. Kouya T, Misawa K, Horiuchi M, Nakayama E, Deguchi H, Tanaka T, Taniguchi M (2007) Production of extracellular bifidogenic growth stimulator by anaerobic and aerobic cultivations of several propionibacterial strains. J Biosci Bioeng 103:464–471
  81. Kusano K, Yamada H, Niwa M, Yamasato K (1997) Propionibacterium cyclohexanicum sp. nov., a new acid-tolerant omegacyclohexyl fatty acid-containing propionibacterium isolated from spoiled orange juice. Int J Syst Bacteriol 47:825–831
  82. Lan A, Bruneau A, Philippe C, Rochet V, Rouault A, Herve C, Roland N, Rabot S, Jan G (2007) Survival and metabolic activity of selected strains of Propionibacterium freudenreichii in the gastrointestinal tract of human microbiota-associated rats. Br J Nutr 97:714–724
  83. Lan A, Bruneau A, Bensaada M, Philippe C, Bellaud P, Rabot S, Jan G (2008) Increased induction of apoptosis by Propionibacterium freudenreichii TL133 in colonic mucosal crypts of human microbiota-associated rats treated with 1, 2-dimethylhydrazine. Br J Nutr 100:1251–1259
  84. Langler JE, Libbey LM, Day EA (1967) Identification and evaluation of selected compounds in Swiss cheese flavor. J Agric Food Chem 15:386–391
  85. LeBlanc JG, Rutten G, Bruinenberg P, Sesma F, de Giori GS, Smid EJ (2006) A novel dairy product fermented with Propionibacterium freudenreichii improves the riboflavin status of deficient rats. Nutrition 22:645–651
  86. LeBlanc JG, Lain˜o JE, del Valle MJ, Vannini V, van Sinderen D, Taranto MP, de Valdez G, de Giori GS, Sesma F (2011) B-Group vitamin production by lactic acid bacteria-current knowledge and potential applications. J Appl Microbiol 111: 1297–1309
  87. Lewis VP, Yang ST (1992) Propionic acid fermentation by Propionibacterium acidipropionici: effect of growth substrate. Appl Microbiol Biot 37:437–442
  88. Liang ZX, Li L, Li S, Cai YH, Yang ST, Wang JF (2012) Enhanced propionic acid production from Jerusalem artichoke hydrolysate by immobilized Propionibacterium acidipropionici in a fibrous- bed bioreactor. Bioproc Biosyst Eng 35:915–921
  89. Lin TY, Lin CW, Wang YJ (2002) Linoleic acid isomerase activity in enzyme extracts from Lactobacillus acidophilus and Propionibacterium freudenreichii ssp. shermanii. J Food Sci 67: 1502–1505
  90. Lind H, Jonsson H, Schnu¨rer J (2005) Antifungal effect of dairy propionibacteria—contribution of organic acids. Int J Food Microbiol 98:157–165
  91. Lind H, Sjo¨gren J, Gohil S, Kenne L, Schnu¨rer J, Broberg A (2007) Antifungal compounds from cultures of dairy propionibacteria type strains. FEMS Microbiol Lett 271:310–315
  92. Liu Y, Zhang YG, Zhang RB, Zhang F, Zhu J (2011) Glycerol/ glucose co-fermentation: one more proficient process to produce propionic acid by Propionibacterium acidipropionici. Curr Microbiol 62:152–158
  93. Liu L, Zhu Y, Li J, Wang M, Lee P, Du G, Chen J (2012) Microbial production of propionic acid from propionibacteria: current state, challenges and perspectives. Crit Rev Biotechnol. doi:10.3109/ 07388551.2011.651428
  94. Lyon WJ, Glatz BA (1993) Isolation and purification of propionicin PLG-1, a bacteriocin produced by a strain of Propionibacterium thoenii. Appl Environ Microb 59:83–88
  95. Lyon WJ, Sethi JK, Glatz BA (1993) Inhibition of psychrotrophic organisms by propionicin PLG-1, a bacteriocin produced by Propionibacterium thoenii. J Dairy Res 76:1506–1513
  96. Martens JH, Barg H, Warren MJ, Jahn D (2002) Microbial production of vitamin B12. Appl Microbiol Biotechnol 58:275–285
  97. Marwaha SS, Sethi RP, Kennedy JF (1983) Influence of 5, 6-dimethylbenzimidazole (DMB) on vitamin B12 biosynthesis by strains of Propionibacterium. Enzym Microb Technol 5: 361–364
  98. Meile L, Le Blay G, Thierry A (2008) Safety assessment of dairy microorganisms: propionibacterium and Bifidobacterium. Int J Food Microbiol 126:316–320
  99. Merry RJ, Davies DR (1999) Propionibacteria and their role in the biological control of aerobic spoilage in silage. Le Lait 79: 149–164
  100. Miescher S, Stierli MP, Teuber M, Meile L (2000) Propionicin SM1, a bacteriocin from Propionibacterium jensenii DF1: isolation and characterization of the protein and its gene. Syst Appl Microbiol 23:174–184
  101. Moussavi M, Adams MC (2010) An in vitro study on bacterial growth interactions and intestinal epithelial cell adhesion characteristics of probiotic combinations. Curr Microbiol 60:327–335
  102. Myllyluoma E, Ahonen AM, Korpela R, Vapaatalo H, Kankuri E (2008) Effects of multispecies probiotic combination on Helicobacter pylori infection in vitro. Clin Vaccine Immunol 15:1472–1482
  103. Niderkorn V, Boudra H, Morgavi DP (2006) Binding of Fusarium mycotoxins by fermentative bacteria in vitro. J Appl Microbiol 101:849–856
  104. Ouwehand AC, To¨lkko¨ S, Kulmala J, Salminen S, Salminen E (2000) Adhesion of inactivated probiotic strains to intestinal mucus. Lett Appl Microbiol 31:82–86
  105. Paik HD, Glatz BA (1994) Propionic acid production by immobilized cells of a propionate-tolerant strain of Propionibacterium acidipropionici. Appl Microbiol Biot 42:22–27
  106. Piao Y, Yamashita M, Kawaraichi N, Asegawa R, Ono H, Murooka Y (2004) Production of vitamin B12 in genetically engineered Propionibacterium freudenreichii. J Biosci Bioeng 98:167–173
  107. Posada JA, Cardona CA (2012) Propionic acid production from raw glycerol using commercial and engineered strains. Ind Eng Chem Res 51:2354–2361
  108. Prince LD (1993) Detection and partial characterization of a bacteriocin, Jenseniin P, from Propionibacterium jensenii P 1264. Dissertation, Clemson University
  109. Quesada-Chanto A, Afschar AS, Wagner F (1994) Microbial production of propionic acid and vitamin B12 using molasses or sugar. Appl Mcrobio Biot 41:378–383
  110. Quesada-Chanto A, Schmid-Meyer AC, Schroeder AG, Carvalho- Jonas MF, Blanco I, Jonas R (1998) Effect of oxygen supply on biomass, organic acids and vitamin B12 production by Propionibacterium shermanii. World J Microb Biot 14:843–846
  111. Rainio A, Vahvaselka¨ M, Suomalainen T, Laakso S (2001) Reduction of linoleic acid inhibition in production of conjugated linoleic acid by Propionibacterium freudenreichii ssp. shermanii. Can J Microbiol 47:735–740
  112. Rainio A, Vahvaselka¨ M, Laakso S (2002a) Cell-adhered conjugated linoleic acid regulates isomerization of linoleic acid by resting cells of Propionibacterium freudenreichii. Appl Microbiol Biotechnol 60:481–484
  113. Rainio A, Vahvaselka¨ M, Suomalainen T, Laakso S (2002b) Production of conjugated linoleic acid by Propionibacterium freudenreichii ssp. shermanii. Le Lait 82:91–101
  114. Rehn U, Vogensen FK, Persson SE, Hallin Saede´n K, Nilsson BF, Ardo Y (2011) Influence of microflora on texture and contents of amino acids, organic acids, and volatiles in semi-hard cheese made with DL-starter and propionibacteria. J Dairy Res 94:1098–1111
  115. Ro SL, Burn M, Sandine WE (1979) Vitamin B12 and ascorbic acid in kimchi inoculated with Propionibacterium freudenreichji subsp. shermanii. J Food Sci 44:873–877
  116. Roessner CA, Huang K, Warren MJ, Raux E, Scott AI (2002) Isolation and characterization of 14 additional genes specifying the anaerobic biosynthesis of cobalamin (vitamin B12) in Propionibacterium freudenreichii (P. shermanii). Microbiology 148:1845–1853
  117. Rossi F, Dellaglio F, Peluso M, Torriani S (2000) Dairy propioni- bacteria: occurence-resistance to technological stresses and antagonistic properties [cheesemaking]. Ind Aliment 39:553–557
  118. Roth JR, Lawrence JG, Bobik TA (1996) Cobalamin (coenzyme B12): synthesis and biological significance. Annu Rev Microbiol 50:137–181
  119. Ruhal R, Choudhury B (2012a) Improved trehalose production from biodiesel waste using parent and osmotically sensitive mutant of Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii under aerobic conditions. J Ind Microbiol Biotechnol. doi:10.1007/s10295-012- 1124-y
  120. Ruhal R, Choudhury B (2012b) Use of an osmotically sensitive mutant of Propionibacterium freudenreichii subspp. shermaniifor the simultaneous productions of organic acids and trehalose from biodiesel waste based crude glycerol. Bioresour Technol 109:131–139
  121. Ruhal R, Aggarwal S, Choudhury B (2011) Suitability of crude glycerol obtained from biodiesel waste for the production of trehalose and propionic acid. Green Chem 13:3492–3498
  122. Santos F, Wegkamp A, De Vos WM, Smid EJ, Hugenholtz J (2008) High-level folate production in fermented foods by the B12 producer Lactobacillus reuteri JCM1112. Appl Environ Microbiol 74:3291–3294
  123. Sasaki K, Watanabe M, Tanaka T (2002) Biosynthesis, biotechno- logical production and applications of 5-aminolevulinic acid. Appl Microbiol Biotechnol 58:23–29
  124. Schuck P, Dolivet A, Me´jean S, Herve´ C, Jeantet R (2012) Spray drying of dairy bacteria: new opportunities to improve the viability of bacteria powders. Int Dairy J. doi: http://dx. doi.org/10.1016/j.idairyj.2012.01.006
  125. Scimeca JA, Miller GD (2000) Potential health benefits of conjugated linoleic acid. J Am Coll Nutr 19:470S–471S
  126. Sonhom R, Thepsithar C, Jongsareejit B (2012) High level production of 5-aminolevulinic acid by Propionibacterium acidipropionici grown in a low-cost medium. Biotechnol Lett 1–6. doi: http://dx.doi.org/10.1007/s10529-012-0943-2
  127. Suomalainen T, Sigvart-Mattila P, Ma¨tto¨ J, Tynkkynen S (2008) In vitro and in vivo gastrointestinal survival, antibiotic susceptibility and genetic identification of Propionibacterium freudenreichii ssp. shermanii JS. Int Dairy J 18:271–278
  128. Suwannakham S, Yang ST (2005) Enhanced propionic acid fermentation by Propionibacterium acidipropionici mutant obtained by adaptation in a fibrous bed bioreactor. Biotechnol Bioeng 91:325–337
  129. Suwannakham S, Huang Y, Yang ST (2006) Construction and characterization of ack knockout mutants of Propionibacterium acidipropionici for enhanced propionic acid fermentation. Biotechnol Bioeng 94:383–395
  130. Tawfik NF, Sharaf OM, Effat BA, Mahanna NS (2004) Preserving Domiati cheese using metabolites of Propionibacterium thoenii P-127. Pol J Food Nutr Sci 13:269–272
  131. Thierry A, Maillard MB (2002) Production of cheese flavour compounds derived from amino acid catabolism by Propionibacterium freudenreichii. Le Lait 82:17–32
  132. Thierry A, Maillard MB, Bonnarme P, Roussel E (2005) The addition of Propionibacterium freudenreichii to Raclette cheese induces biochemical changes and enhances flavor development. J Agric Food Chem 53:4157–4165
  133. Thierry A, Deutsch SM, Falentin H, Dalmasso M, Cousin FJ, Jan G (2011) New insights into physiology and metabolism of Propionibacterium freudenreichii. Int J Food Microbiol 149:19–27
  134. Thirupathaiah Y, Rani CS, Reddy MS, Rao LV (2012) Effect of chemical and microbial vitamin B12 analogues on production of vitamin B12. World J Microbiol Biotechnol. doi:10.1007/s11274- 012-1011-8
  135. Uchida M, Mogami O, Matsueda K (2007) Characteristic of milk whey culture with Propionibacterium freudenreichii ET-3 and its application to the inflammatory bowel disease therapy. Inflammopharmacology 15:105–108
  136. Uchida M, Tsuboi H, Nemoto A, Seki K, Tsunoo H, Martyres S, Roberts A (2011a) Safety of high doses of Propionibacterium freudenreichii ET-3 culture in healthy adult subjects. Regul Toxicol Pharmacol 60:262–267
  137. Uchida M, Yoda N, Terahara M, Seki K, Choi SSH, Roberts A (2011b) Safety evaluation of Propionibacterium freudenreichii ET-3 culture. Regul Toxicol Pharmacol 60:249–261
  138. Vahvaselka¨ M, Lehtinen P, Sippola S, Laakso S (2004) Enrichment of conjugated linoleic acid in oats (Avena sativa L.) by microbial isomerization. J Agric Food Chem 52:1749–1752
  139. Vahvaselka¨ M, Lehtinen P, Laakso S (2006) Microbially safe utilization of non-inactivated oats (Avena sativa L.) for produc- tion of conjugated linoleic acid. J Agric Food Chem 54:963–967
  140. Van der Merwe IR, Bauer R, Britz TJ, Dicks LMT (2004) Characterization of thoeniicin 447, a bacteriocin isolated from Propionibacterium thoenii strain 447. Int J Food Microbiol 92:153–160
  141. Van Wyk J, Britz TJ (2012) A rapid high-performance liquid chromatography (HPLC) method for the extraction and quantification of folates in dairy products and cultures of Propioni- bacterium freudenreichii. Afr J Biotechnol 11:2087–2098
  142. Van Wyk J, Witthuhn RC, Britz TJ (2011) Optimisation of vitamin B12 and folate production by Propionibacterium freudenreichii strains in kefir. Int Dairy J 21:69–74
  143. Vorob’eva LI, Khodzhaev EY, Ponomareva GM (2001) An extracellular protein of propionic acid bacteria inhibits induced mutations in Salmonella typhimurium strains. Microbiology 70:31–35
  144. Wang G (2010) Further purification and characterization of jenseniin P, a bacteriocin produced by Propionibacterium jensenii B1264. Dissertation, Clemson University
  145. Wang LM, Lv JP, Chu ZQ, Cui YY, Ren XH (2007) Production of conjugated linoleic acid by Propionibacterium freudenreichii. Food Chem 103:313–318
  146. Warminska-Radyko I, Laniewska-Moroz L, Babuchowski A (2002) Possibilities for stimulation of Bifidobacterium growth by propionibacteria. Le Lait 82:113–121
  147. Weinbrenner DR, Barefoot SF, Grinstead DA (1997) Inhibition of yogurt starter cultures by Jenseniin G, a Propionibacterium bacteriocin. J Dairy Res 80:1246–1253
  148. Wood HG (1981) Metabolic cycles in the fermentation by propionic acid bacteria. Curr Top Cell Regul 18:255–287
  149. Woskow SA, Glatz BA (1991) Propionic acid production by a propionic acid-tolerant strain of Propionibacterium acidipropionici in batch and semicontinuous fermentation. Appl Environ Microb 57:2821–2828
  150. Wu QQ, You HJ, Ahn HJ, Kwon B, Ji GE (2012) Changes in growth and survival of Bifidobacterium by coculture in soy milk, cow’s milk, and modified MRS medium. Int J Food Microbiol 157:65–72
  151. Yang ST, Zhu H, Li Y, Hong G (1994) Continuous propionate production from whey permeate using a novel fibrous bed bioreactor. Biotechnol Bioeng 43:1124–1130
  152. Yang ST, Huang Y, Hong G (1995) A novel recycle batch immobilized cell bioreactor for propionate production from whey lactose. Biotechnol Bioeng 45:379–386
  153. Ye K, Shijo M, Jin S, Shimizu K (1996) Efficient production of vitamin B12 from propionic acid bacteria under periodic variation of dissolved oxygen concentration. J Ferment Bioeng 82:484–491
  154. Za´rate G, Chaia AP (2012) Influence of lactose and lactate on growth
  155. and b-galactosidase activity of potential probiotic Propionibacterium acidipropionici. Anaerobe 18:25–30
  156. Za´rate G, Pe´rez Chaia A (2012) Feeding with dairy Propionibacterium acidipropionici CRL 1198 reduces the incidence of Concanavalin-A induced alterations in mouse small intestinal epithelium. Food Res Int 47:13–22
  157. Za´rate G, Chaia AP, Gonzalez S, Oliver G (2000a) Viability and beta-galactosidase activity of dairy propionibacteria subjected to digestion by artificial gastric and intestinal fluids. J Food Protect 63:1214–1221
  158. Za´rate G, Gonzalez S, Chaia AP, Oliver G (2000b) Effect of bile on the b-galactosidase activity of dairy propionibacteria. Le Lait 80:267–276
  159. Za´rate G, Chaia AP, Oliver G (2002a) Some characteristics of practical relevance of the beta-galactosidase from potential probiotic strains of Propionibacterium acidipropionici. Anaerobe 8:259–267
  160. Za´rate G, De Ambrosini VM, Chaia AP, Gonza´lez S (2002b) Some factors affecting the adherence of probiotic Propionibacterium acidipropionici CRL 1198 to intestinal epithelial cells. Can J Microbiol 48:449–457
  161. Za´rate G, Morata AVI, Perez CA, Gonzalez SN (2002c) Adhesion of dairy propionibacteria to intestinal epithelial tissue in vitro and in vivo. J Food Protect 65:534–539
  162. Zhang A, Yang ST (2009a) Engineering Propionibacterium acidipropionici for enhanced propionic acid tolerance and fermentation. Biotechnol Bioeng 104:766–773
  163. Zhang A, Yang ST (2009b) Propionic acid production from glycerol by metabolically engineered Propionibacterium acidipropionici. Process Biochem 44:1346–1351
  164. Zhang Y, Liu JZ, Huang JS, Mao ZW (2010a) Genome shuffling of Propionibacterium shermanii for improving vitamin B12 production and comparative proteome analysis. J Biotechnol 148: 139–143
  165. Zhang Z, Cao J, Luo Y, Wu X, Wan Q (2010b) Study on CLA production from sesame oil by Propionibacterium shermanii. Food Sci Technol 01:13
  166. Zhu Y, Li J, Tan M, Liu L, Jiang L, Sun J, Lee P, Du G, Chen J (2010) Optimization and scale-up of propionic acid production by propionic acid-tolerant Propionibacterium acidipropionici with glycerol as the carbon source. Bioresour Technol 101:8902–8906
  167. Zhu L, Wei P, Cai J, Zhu X, Wang Z, Huang L, Xu Z (2012) Improving the productivity of propionic acid with FBB-immobilized cells of an adapted acid-tolerant Propionibacterium acidipropionici. Bioresour Technol 112:248–253
Этот сайт использует файлы cookie и метаданные. Продолжая просматривать его, вы соглашаетесь на использование нами файлов cookie и метаданных в соответствии с Политикой конфиденциальности.
Продолжить