روش های بیوتکنولوژی جدید در باکتریوسین: مقاله مروری

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

این مقاله، ترجمه شده یک مقاله مرجع و معتبر انگلیسی می باشد که به صورت بسیار عالی توسط متخصصین این رشته ترجمه شده است و به صورت فایل ورد (microsoft word) ارائه می گردد

متن داخلی مقاله بسیار عالی، پر محتوا و قابل درک می باشد و شما از استفاده ی آن بسیار لذت خواهید برد. ما عالی بودن این مقاله را تضمین می کنیم

فایل ورد این مقاله بسیار خوب تایپ شده و قابل کپی و ویرایش می باشد و تنظیمات آن نیز به صورت عالی انجام شده است؛ به همراه فایل ورد این مقاله یک فایل پاور پوینت نیز به شما ارئه خواهد شد که دارای یک قالب بسیار زیبا و تنظیمات نمایشی متعدد می باشد

توجه : در صورت مشاهده بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل می باشد و در فایل اصلی روش های بیوتکنولوژی جدید در باکتریوسین: مقاله مروری،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

تعداد صفحات این فایل: ۰ صفحه

مقدمه
باکتری لاکتیک اسید (lab) گروهی متنوع و مفیدی از باکتری ها هستند در حالی که به هیچ گروه تاکسونومیک تعلق ندارند و براساس ویژگی های مشترک خود تقسیم میشوندو دارای صفت معمولی تولید اسید لاکتیک به عنوان مهمترین یا تنهاترین محصول تخمیری هستند. به همین دلیل، LAB از نظر پیشینه ای با تخمیر غذاها و در نتیجه بسیاری از LAB ها مانند Lactococcus, Oenococcus, Lactobacillus، Leuconostoc، Pedicoccus و Streptococcus sp. ارتباط دارند و عموما به عنوان GRAS و یا پروبیوتیک شناخته می‌شوند.
ویژگی های مطلوب یک استرین پروبیوتیک توانایی تولید مواد ضدمیکروبی مانند باکتریوسین است که توانایی افزایش مزیت رقابتی و کلونی کردن مواد معده می‌شوند. باکتریوسینها معمولا به عنوان یک پپتید ساخته شده توسط باکتریها شناخته می‌شوند که موجب بازدارندگی یا کشتن سایر میکروارگانیزمهای مرتبط یا غیرمرتبط می‌شوند. باکتریوسین اولین بار توسط Gratia (1925 به عنوان یک پروتئین آنتی میکروبی تولید شده توسط اشریشیاکلای شناخته شد و کولیسین نام گرفت. علاقه به باکتریوسین‌های تولید شده توسط میکروارگانیزمهای GRAS منجر به توجه قابل ملاحظه ای به نیسین میشود که اولین باکتریوسینی بود که از سال ۱۹۶۹ بصورت فراگیر مورد استفاده قرار گرفت. در نتیجه این زمینه توسعه زیادی یافت که موجب کشف خصوصیات تعداد زیادی از باکتریوسینهای LAB در دهه های اخیر شده است.
امروزه مصرف کنندگان از مسئله سلامت افزودنیهای خوراکی، مزایای سلامتی غذهای طبیعی و سنتی، فرآوری بدون افزودن حفاظت کننده های شیمیایی آگاه هستند که بسیار جذاب است. بنابراین امروزه به دلیل نیاز مصرف کنندگان به غذاهای با کیفیت بالا و طبیعی، همچنین فشارهای دولت جهت تایید سلامت غذایی، تولید کنندگان غذا با چالش های مختلفی روبرو هستند. افزودنیهای شیمیایی عموما برای مبارزه با میکروارگانیزمهای خاصی استفاده می‌شوند. استفاده از باکتریوسینها به عنوان محافظ طبیعی غذاهای گیاهی از حدود ۲۵ سال پیش مورد استفاده قرار میگیرند. در این سالها، مطالعات زیادی بر بازدارندگی فساد و یا عوامل بیماری‌زای انسانی مرتبط با غذاهای گیاهی و نوشیدنی‌ها بوسیله باکتریوسین‌ها و کاربرد آنها به عنوان جایگزین مناسبی برای ترکیبات شیمیایی و غیر میکروبی انجام شده است. وقتی باکتریوسین اضافه می‌شود یا در محیط آزمایشگاه تولید می‌شود، نقش مهمی در کنترل عوامل بیماری‌زا و فلورهای نامطلوب و همچنین گسترش جمعیت باکتریایی مفید ایفا می‌کند. بطور سنتی باکتریوسین‌های جدیدی به وسیله باکتریهای استخراج شده‌ای شناسایی شده اند که دارای فعالیت آنتی میکروبی هستند و در اثر استخراج و تشخیص باکتریوسینها معرفی شده و توالی ژنتیکی آنها شناسایی شده است. این راهبردها هنوز هم برای تشخیص و شناسایی باکتریوسینهای قدرتمند زیرکلاس ها و کلاس IIa باکتریوسینها که avicin A نامیده میشوند، شرکت میکنند این ترکیب در تشخیص استرین Enterococcus avium استخراج شده از نمونه های کدکان در اتیوپی و نروژ به صورت یک باکتریوسین کروی شناسایی شد که garvicin ML نام گرفت و بوسیله یک Lactococcus garvieae استخراج شده در اردک تولید شد که کلاس IIb باکتریوسین است و enterocin X استخراج شده از سویه Enterococcus faecium حاصل از سیب شیرین یافت شد. این ترکیب یک باکتریوسین گلی اکسیلات حاصل از Lactobacillus plantarum حاصل از ذرت تخمیر شده است.
در بخش بعدی طبقه‌بندی باکتریوسین‌ها، نحوه عمل و ساختار آن، روشهای بیوتکنولوژیک در غذا و صنعت داروسازی و مشکلات ناشی از مقاومت و استخراج آن قابل مشاهده است.
۲ طبقه بندی
بر اساس نتایج Klaenhammer (1993) باکتریوسین‌ها را می‌توان به ۴ کلاس تقسیم کرد. گروه یک لانتیبیوتیک‌ها، بوسیله نیسین مشخص می‌شوند و پپتیدهای دارای وزن مولکولی کم را جمع می‌کنند که بوسیله لانتیونین و مشتقات آن مشخص شده‌اند. کلاس II ترکیبی از پپتیدهای ترموستابل کوچک است که به سه زیر کلاس تقسیم می‌شوند: IIa (پدیوسین‌ها و انتروسین)، IIb (لاکتونین G) و IIc (لاکتوسین B). کلاس III بوسیله پپتیدهای دارای وزن مولکولی بالا مانند helveticin J مشخص شده است، در حالیکه در گروه ۵ پپتیدهایی یافت میشود که با کربوهیدراتها یا لیپیدها ترکیب میشوند. با این حال Cleveland, Montville, Nes و Chikindas (2001) معتقدند که این ترکیبات مصنوعی هستند یا بخشی از آنها استخراج شده اند و گروه جدیدی از باکتریوسینها نیستند.
Cotter, Hill و Ross (2005) پیشنهاد کردند که طبقه بندی جدیدی وجود دارد که باکتریوسین‌ها را به دو گروه تقسیم می‌کند: لانتیبیوتیک ها (کلاس۱) و لانتیبیوتیک‌های فاقد لانتیونین (کلاس ۲)، در حالی که پپتیدهای دارای وزن مولکولی بالا که معمولا بخشی از ترکیبات کلاس III هستند که به طور جداگانه باکتریولایسین نامیده می‌شوند. این نویسندگان پیشنهاد کردند که کلاس IV باید وجود داشته باشد. در نهایت Drider, Fimland, Hechard, Mcmullen و (Prevost (2006 باکتریوسین‌ها را به سه گروه اصلی تقسیم می‌کنند که بر اساس ویژگی‌های ژنتیکی و بیوشیمیایی آن است و در ادامه توضیح داده می‌شود.

عنوان انگلیسی:Novel biotechnological applications of bacteriocins: A review~~en~~

۱ Introduction

Lactic acid bacteria (LAB) are a diverse and very useful group of bacteria that, while not adhering to a strict taxonomic group, are gathered on the basis of shared properties (Oguntoyinbo & Narbad, 2012) and have the common trait of producing lactic acid (LA) as a major or sole fermentation product. For these reasons, LAB have historically been associated with the fermentation of foods, and as a result many LAB, like Lactococcus, Oenococcus, Lactobacillus, Leuconostoc, Pedicoccus and Streptococcus sp., are generally recognized as safe (GRAS) and/or probiotics (Mayo et al., 2010). The desirable property of a probiotic strain is the ability to produce antimicrobial substances such as bacteriocins that offer the potential to provide an advantage in competition and colonization of the gastrointestinal tract. Bacteriocins are generally defined as peptides produced by bacteria that inhibit or kill other related and unrelated microorganisms. Bacteriocin was firstly identified by Gratia (1925) as an antimicrobial protein produced by Escherichia coli and named colicin. The interest in bacteriocins produced by GRAS microorganisms has been leading to considerable interest for nisin, being the first bacteriocin to gain widespread commercial application since 1969. As a result, the field has developed increasingly, resulting in the discovery and detailed characterization of a great number of bacteriocins from LAB in the last few decades (Collins, Cotter, Hill, & Ross, 2010). Nowadays, consumers are aware of the health concerns regarding food additives; the health benefits of “natural” and “traditional” foods, processed without any addition of chemical preservatives, are becoming more attractive. Thus, because of recent consumer demand for higher quality and natural foods, as well as of strict government requirements to guarantee food safety, food producers have faced conflicting challenges (Franz, Cho, Holzapfel, & Glvez, 2010). Chemical additives have generally been used to combat specific microorganisms. The application of bacteriocins as biopreservatives for vegetable food matrices started approximately 25 years ago. In these years, a lot of studies have focused on the inhibition of spoilage and/or human pathogens associated with vegetable foods and beverages by bacteriocins, and their application appeared as a good alternative to chemical compounds and antibiotics. When deliberately added or produced in situ, bacteriocins have been found to play a fundamental role in the control of pathogenic and undesirable flora, as well as in the establishment of beneficial bacterial populations (Collins et al., 2010). Traditionally, new bacteriocins have been identified by screening bacterial isolates for antimicrobial activity followed by purification and identification of the bacteriocin and its genetic determinants. Such a strategy is still fundamental for detection and identification of powerful bacteriocins of various subclasses, and recent examples of this include a) a class IIa bacteriocin named avicin A that was identified from Enterococcus avium strains isolated from faecal samples of healthy human infants from both Ethiopia and Norway (Birri, Brede, Forberg, Holo, & Nes, 2010), b) a circular bacteriocin named garvicin ML produced by a Lactococcus garvieae strain isolated from mallard duck (Borrero et al., 2011), c) a class IIb bacteriocin named enterocin X isolated from an Enterococcus faecium strain from sugar apples (Hu, Malaphan, Zendo, Nakayama, & Sonomoto, 2010) and d) a glycosylated bacteriocin (glycocin F) from Lactobacillus plantarum isolated from fermented corn (Kelly, Asmundson, & Huang, 1996). In the next sections, we will present bacteriocin classification, their mode of action and structure, biotechnological applications in food and pharmaceutical industries and problems associated with resistance and purification.

۲ Classification According to Klaenhammer (1993), bacteriocins can be divided into four classes. The class I of lantibiotics, represented by nisin, gathers very low molecular weight (<5 kDa) thermostable peptides characterized by the presence of lanthionine and derivatives. The class II is composed of small thermostable peptides (<10 kDa) divided into three subclasses: IIa (pediocin and enterocin), IIb (lactocin G) and IIc (lactocin B). The class III is represented by high molecular weight (>30 kDa) thermolabile peptides such as the helveticin J, while in the class IV we can find large peptides complexed with carbohydrates or lipids. However, Cleveland, Montville, Nes, and Chikindas (2001) believe that these structures are artifacts of partial purification and not a new class of bacteriocins. Cotter, Hill, and Ross (2005) suggested a new classification where bacteriocins are divided into two categories: lantibiotics (class I) and not containing lanthionine lantibiotics (class II), while high molecular weight thermolabile peptides, which are formally components of the above class III, would be separately designated as “bacteriolysins”. These authors also suggested that the above class IV should be extinguished. Finally, Drider, Fimland, Hechard, Mcmullen, and Prevost (2006) divided bacteriocins into three major classes according to their genetic and biochemical characteristics (Table 1), and we will refer to such a classification in the following.

$$en!!