Proteolytic and antimicrobial activities of lactic acid bacteria isolated from traditional Azerbaijani fermented dairy products

• Auteur / Autrice : Aynur Ahmadova
• Direction : Thomas Haertlé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Végétal-Environnement-Nutrition-Agro-Alimentaire-Mer (Angers)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Caséine

Probiotiques

Bactériocines

Lactobacillales

Mots clés libres

Protéolyse

Résumé

Ce travail a été consacré à la recherche des activités protéolytiques et antibactériennes de bactéries lactiques isolées de produits laitiers fermentés traditionnels d’Azerbaïdjan. Les souches étudiées ont été isolées de 46 échantillons de produits laitiers fermentés, obtenus dans différentes régions d’Azerbaïdjan. Huit souches ayant une activité protéolytique notable ont été purifiées et identifiées par amplification et par séquençage de l’ADN 16S comme étant Lactobacillus helveticus (1 souche), Lactobacillus paracasei subsp. Paracasei (1 souche), Enterococcus faecalis (6 souches). Deux souches (1 Lactobacillus curvatus et 1 Enterococcus faecium) ayant une activité antibactérienne ont été purifiées et caractérisées. Les activités protéolytiques de ces souches ont été étudiées dans 2 systèmes: croissance dans du lait UHT et système cellulaire non prolifératif. Ces souches hydrolysent toutes les fractions de caséines ce qui démontre leur similarité avec les protéases de type PIII de Lactococcus. Les optima de température et de pH d’activité protéolytique sont de 37-45 °C et de pH neutre. Les effets de différents inhibiteurs sur les activités protéolytiques indiquent que les souches étudiées produisent des métallo-, sérine- et cystéine-protéases. Ces résultats ont été confirmés par l’analyse des souches par PCR gène spécifique avec des amorces de protéases de bactéries lactiques. L'immuno réactivité des caséines β et αS1 mesurée par interaction avec les IgE peut être considérablement réduite par hydrolyse avec Lactobacillus helveticus A75 et Enterococcus faecalis AN1 à la suite de la destruction des épitopes linéaires des IgE. Les souches productrices de bactériocines étudiées dans ce travail inhibent la croissance des souches de bactéries lactiques étroitement liées et aussi des souches pathogènes comme Listeria monocytogenes et Bacillus cereus. La souche Lactobacillus curvatus A61 a également une activité antifongique. Le mode d’action de leurs bactériocines dépendant de l’organisme test utilisé était bactériostatique ou bactéricide. Enterococcus faecium AQ71 possède les gènes codant pour les enterocines P, L50A/B et A ; la souche Lactobacillus curvatus A61 présente un gène de curvacine. Les substances produites par les souches de LAB azerbaïdjanaises sont stables à la chaleur et actives dans une large gamme de pH. L'analyse des souches par des méthodes de biologie moléculaire a révélé l'absence de gènes de facteurs de virulence. Les souches étudiées ne présentaient pas de multi-résistance aux antibiotiques. Par ailleurs, les souches de LAB azerbaïdjanaises étudiées dans ce travail sont résistantes aux concentrations physiologiques de sels biliaires, ce qui est l’une des caractéristiques principales des probiotiques. L’ensemble de ces résultats montre que les souches de LAB azerbaïdjanaises sélectionnées, productrices de bactériocines et de protéases, peuvent être utilisées sans risque majeur comme levains ou en co-culture dans les processus de fabrication alimentaire.

This thesis was devoted for the study of proteolytic and antimicrobial activities of LAB isolated from traditional Azerbaijani fermented dairy products. LAB isolation was done from 46 samples of traditional fermented dairy products obtained from different regions of Azerbaijan. As a result of the screening 10 new LAB strains were isolated, from which 8 were proteolytic and belong to the species Lactobacillus helveticus (1 strain), Lactobacillus paracasei subsp. рaracasei (1 strain) and Enterococcus faecalis (6 strains). Two strains were producers of bacteriocins and belong to species Enterococcus faecium and Lactobacillus curvatus. Specificity of proteolytic activities of studied LAB strains depended on the substrate cleaved and on bacterial growth phase. Found proteolytic activities were mainly directed against caseins. The optimal hydrolysis of substrates by studied strains was observed at 37-45 ��С and at neutral pH range. The studied strains produced several proteases, mainly metallo- and serine- proteases. The proteolysis of caseins by strains Lactobacillus helveticus А75 and Enterococcus faecalis AN1 decreased their immunoreactivity as a result of lytic destruction of IgE binding linear epitopes. The studied bacteriocinogenic strains inhibited the growth of closely related LAB strains and also pathogens such as Listeria monocytogenes, Bacillus cereus. Lactobacillus curvatus A61 also displayed antifungal activity. The mode of action of found bacteriocins was dependent on the test-organism used and was bacteriostatic or bactericidal. Enterococcus faecium AQ71 possesses genes coding enterocins Р, L50A/B and A. Lactobacillus curvatus A61 possesses the structural gene of curvacin A. Antimicrobial substances produced by the studied LAB strains are heat stable and active in broad pH range. The studied Azerbaijani LAB do not possess the virulence factors and multi-resistance to antibiotics. Thus they are safe for industrial application. Moreover, the studied Azerbaijani LAB strains are resistant to physiological concentrations of bile salts, what is one of the main characteristics of probiotic strains. All these results suggest that the studied bacteriocinogenic and proteolytic strains could be used safely as starter and co-cultures for the food industry.