Comparative Study of the Antimicrobial Activity of Lactic Acid Bacteria Strains against Pseudomonas aeruginosa

封面

如何引用文章

全文:

详细

Introduction: Pseudomonas aeruginosa, capable of causing food spoilage, has multifactorial resistance to various antimicrobial agents and disinfectants, which leads to food safety problems. In this regard, it is necessary to search for and develop new effective methods to control P. aeruginosa contamination in food processing enterprises. Preparations based on lactic acid bacteria synthesizing various antimicrobial compounds can be considered as an alternative to chemical disinfectants and preservatives.Purpose is a comparative evaluation of antimicrobial activity of different strains of lactic acid bacteria in relation to representatives of P. aeruginosa isolated from different sources.Materials and methods: the objects of the study were strains of lactic acid bacteria (LAB) Lactobacillus helveticus, Streptococcus thermophilus, Lactococcus lactis and Lacticaseibacillus paracasei from the collection of FGANU VNIMI. The antimicrobial activity of the strains under study was evaluated against the type test strain P. aeruginosa ATCC 25668. Antimicrobial activity was investigated by co-culture method in accordance with MU 2.3.2.2789-10. For the lactic acid bacteria strains that showed the highest antimicrobial activity against P. aeruginosa ATCC 25668, the antimicrobial activity against wild strains of P. aeruginosa 42, P. aeruginosa М1 and P. aeruginosa 47 was additionally investigated.Results: Differences in the degree of antagonistic activity of lactic acid bacteria representatives in relation to the collection strain of P. aeruginosa and wild-type isolates were shown. The high efficiency of lactobacilli representatives belonging to the species L. helveticus, in particular strain L. helveticus Bbn4, as an antimicrobial agent against strains of P. aeruginosa of both collection and wild type was confirmed.Conclusion: The results of the study showed that representatives of lactobacilli, in particular L. helveticus, had high inhibitory activity against strains of collection and wild type P. aeruginosa, isolated from different sources, and can be considered as promising antimicrobial agents against such a complex pathogen as P. aeruginosa. In particular, the strain with the highest inhibitory activity, L. helveticus Bbn4, may be a potential antagonist strain with a broad spectrum of antimicrobial activity. However, further studies are needed to identify the mechanisms of antimicrobial action of this culture.

作者简介

Svetlana Kishilova

All-Russian Dairy Research Institute

Email: s_kishilova@vnimi.org
ORCID iD: 0009-0000-9498-4757

Viktoria Leonova

All-Russian Dairy Research Institute

Email: v_leonova@vnimi.org
ORCID iD: 0000-0003-2691-8859

参考

  1. Андрюков, Б. Г., Недашковская, Е. П. (2018). Вступая в пост-антибиотиковую эру: перспективные стратегии поиска новых альтернативных стратегий борьбы с инфекционными заболеваниями. Здоровье. Медицинская экология. Наука, (75), 36-50 https://doi.org/10.5281/zenodo.1488026
  2. Бегунова, А. В., Савинова, О. С., Моисеенко, К. В., Глазунова, О. А., Рожкова, И. В., & Фёдорова, Т. В. (2021). Характеристика и функциональные свойства лактобацилл, выделенных из кефирных грибков. Прикладная биохимия и микробиология, 57(4), 362-373. https://doi.org/10.31857/S0555109921040036
  3. Кишилова, С.А., Маневич, Б.В., & Рожкова, И.В. (2024). Оценка действия биоцидных агентов на штаммы Pseudomonas aeruginosa, выделенные из содержимого молочной фермы. Пищевая промышленность, (11), 71–76. https://doi.org/10.52653/PPI.2024.11.11.013
  4. Кишилова, С.А., Колоколова, А.Ю., & Рожкова И.В. (2024). Антимикробная активность метаболитных комплексов лактобактерий в отношении Pseudomonas aeruginosa. Биофизика, 69(2), 324-332. https://doi.org/10.31857/S0006302924020141
  5. Лазарева, А. В., Чеботарь, И. В., Крыжановская, О. А., Чеботарь, В. И., & Маянский, Н. А. (2015). Pseudomonas aeruginosa: патогенность, патогенез и патология. Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия, 17(3), 170-186.
  6. Моисеенко, К. В., Бегунова, А. В., Рожкова, И. В., & Федорова, Т. В. (2022). Выделение и характеристика штаммов Lacticaseibacillus paracasei, из кефирных грибков и традиционного зернового продукта ЮАР-махеву, Актуальная биотехнология, (1), 111–114.
  7. Стоянова, Л. Г., Устюгова, Е. А., & Нетрусов, А. И. (2012). Антимикробные метаболиты молочнокислых бактерий: разнообразие и свойства (обзор). Прикладная биохимия и микробиология, 48(3), 259-259.
  8. Токарева, Д. Н., & Худеева, К. А. (2015). Стимулирование продукции пиоцианина бактерией Pseudomonas aeruginosa. Высокие технологии в современной науке и технике: сборник научных трудов IV Международной научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов (c. 234-238). Томск: Изд-во ТПУ.
  9. Тутельян, А. В., Юшина, Ю. К., Соколова, О. В., Батаева, Д. С., Фесюн, А. Д., & Датий, А. В. (2019). Образование биологических пленок микроорганизмов на пищевых производствах. Вопросы питания, 88(3), 32-43. https://doi.org/10.24411/0042-8833-2019-10027
  10. Фёдорова, Т. В., Васина, Д. В., Бегунова, А. В., Рожкова, И. В., Раскошная, Т. А., & Габриэлян, Н. И. (2018). Антагонистическая активность молочнокислых бактерий Lactobacillus SPP. в отношении клинических изолятов Klebsiella pneumoniae. Прикладная биохимия и микробиология, 54(3), 264-276. https://doi.org/10.7868/S0555109918030054
  11. Al-Malkey, M. K., Ismeeal, M. C., Al-Hur, F. J. A., Mohammed, S. W., & Nayyef, H. J. (2017). Antimicrobial effect of probiotic Lactobacillus spp. on Pseudomonas aeruginosa. Journal of Contemporary Medical Sciences, 3(10), 218–223. https://doi.org/doi.org/10.22317/jcms.06201704
  12. Al-Shammary, A. H. A. (2015). The effect of heat treatment, pH and osmotic pressure on viability of Pseudomonas aeruginosa isolated from raw dairy products in Baghdad. International Journal of Advanced Research, 3(3), 675-681.
  13. Angelescu, I. R., Grosu-Tudor, S. S., Cojoc, L. R., Maria, G. M., Chirițoiu, G. N., Munteanu, C. V., & Zamfir, M. (2022). Isolation, characterization, and mode of action of a class III bacteriocin produced by Lactobacillus helveticus 34.9. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 38(12), 220. https://doi.org/10.1007/s11274-022-03408-z
  14. Atolani, O., Baker, M. T., Adeyemi, O. S., Olanrewaju, I. R., Hamid, A. A., Ameen, O. M., Oguntoye, S.O., & Usman, L. A. (2020). COVID-19: Critical discussion on the applications and implications of chemicals in sanitizers and disinfectants. EXCLI Journal, 19, 785-799. https://doi.org/10.17179/excli2020-1386
  15. Badawy, B., Moustafa, S., Shata, R., Sayed-Ahmed, M. Z., Alqahtani, S. S., Ali, M. S., Alam, N., Ahmad, N., Kasem, N., Elbaz, E., El-Bahkiry, H.S., Radwan, R.M., El-Gohary, A. & Elsayed, M. M. (2023). Prevalence of multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa isolated from dairy cattle, milk, environment, and workers’ hands. Microorganisms, 11(11), 2775. https://doi.org/10.3390/microorganisms11112775
  16. Bonneville, L., Maia, V., Barroso, I., Martínez-Suárez, J. V., & Brito, L. (2021). Lactobacillus plantarum in dual-species biofilms with Listeria monocytogenes enhanced the anti-Listeria activity of a commercial disinfectant based on hydrogen peroxide and peracetic acid. Frontiers in Microbiology, 12, 631627. https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.631627
  17. Caldera, L., Franzetti, L., Van Coillie, E., De Vos, P., Stragier, P., De Block, J., &
  18. Heyndrickx, M. (2016). Identification, enzymatic spoilage characterization and proteolytic activity quantification of Pseudomonas spp. isolated from different foods. Food Microbiology, 54, 142–153. https://doi.org/10.1016/j.fm.2015.10.004
  19. Chang, G., Li, Q., Wang, T., Zhang, B., Wu, W., Lv, C., Sun, T., Zhou T., Zheng, W, Wang, Y. & Wang, X. (2024). Characterization of Pseudomonas spp. contamination and in situ spoilage potential in pasteurized milk production process. Food Research International, 188, 114463. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2024.114463
  20. Chen, S. Y., Yang, R. S., Ci, B. Q., Xin, W. G., Zhang, Q. L., Lin, L. B., & Wang, F. (2023). A novel bacteriocin against multiple foodborne pathogens from Lacticaseibacillus rhamnosus isolated from juice ferments: ATF perfusion-based preparation of viable cells, characterization, antibacterial and antibiofilm activity. Current Research in Food Science, 6, 100484. https://doi.org/10.1016/j.crfs.2023.100484
  21. Du, Y., Xu, J., Li, J., & Wu, R. (2024). Evaluation of probiotic properties and safety of Lactobacillus helveticus LH10 derived from Vinegar through comprehensive analysis of genotype and phenotype. Microorganisms, 12(4), 831. https://doi.org/10.3390/microorganisms12040831
  22. Hassan, M. U., Nayab, H., Shafique, F., Williamson, M. P., Almansouri, T. S., Asim, N., Shafi, N., Khalid, M., Ali, N., & & Akbar, N. (2020). Probiotic properties of Lactobacillus helveticus and Lactobacillus plantarum isolated from traditional Pakistani yoghurt. BioMed Research International, 2020(1), 8889198. https://doi.org/10.1155/2020/8889198
  23. Hati, S., Patel, N., & Mandal, S. (2018). Comparative growth behaviour and biofunctionality of lactic acid bacteria during fermentation of soy milk and bovine milk. Probiotics and Antimicrobial Proteins, 10, 277-283. https://doi.org/10.1007/s12602-017-9279-5
  24. Jena, P. K., Trivedi, D., Chaudhary, H., Sahoo, T. K., & Seshadri, S. (2013). Bacteriocin PJ4 active against enteric pathogen produced by Lactobacillus helveticus PJ4 isolated from gut microflora of Wistar rat (Rattus norvegicus): Partial purification and characterization of bacteriocin. Applied Biochemistry and Biotechnology, 169, 2088-2100. https://doi.org/10.1007/s12010-012-0044-7
  25. Li, X., Gu, N., Huang, T. Y., Zhong, F., & Peng, G. (2023). Pseudomonas aeruginosa: A typical biofilm forming pathogen and an emerging but underestimated pathogen in food processing. Frontiers in Microbiology, 13, 1114199. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.1114199
  26. Marcelli, V., Osimani, A., & Aquilanti, L. (2024). Research progress on the use of lactic acid bacteria as natural bio-preservatives against Pseudomonas spp. in meat and meat products: A review. Food Research International, 115129.https://doi.org/10.1016/j.foodres.2024.115129
  27. Mokoena, M. P., Omatola, C. A., & Olaniran, A. O. (2021). Applications of lactic acid bacteria and their bacteriocins against food spoilage microorganisms and foodborne pathogens. Molecules, 26(22), 7055. https://doi.org/10.3390/molecules26227055
  28. Narvhus, J. A., Bækkelund, O. N., Tidemann, E. M., Østlie, H. M., & Abrahamsen, R. K. (2021). Isolates of Pseudomonas spp. from cold-stored raw milk show variation in proteolytic and lipolytic properties. International Dairy Journal, 123, 105049. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2021.105049
  29. Ouali, F. A., Al Kassaa, I., Cudennec, B., Abdallah, M., Bendali, F., Sadoun, D. & Drider, D. (2014). Identification of lactobacilli with inhibitory effect on biofilm formation by pathogenic bacteria on stainless steel surfaces. International journal of food microbiology, 191, 116-124. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2014.09.011
  30. Ozcelik, S., Kuley, E., & Ozogul, F. (2016). Formation of lactic, acetic, succinic, propionic, formic and butyric acid by lactic acid bacteria. LWT, 73, 536-542. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2016.06.066
  31. Rana, S., Bhawal, S., Kumari, A., Kapila, S., & Kapila, R. (2020). pH-dependent inhibition of AHL-mediated quorum sensing by cell-free supernatant of lactic acid bacteria in Pseudomonas aeruginosa PAO1. Microbial Pathogenesis, 142, 104105. https://doi.org/10.1016/j.micpath.2020.104105
  32. Quintieri, L., Fanelli, F., & Caputo, L. (2019). Antibiotic resistant Pseudomonas SPP. spoilers in fresh dairy products: An underestimated risk and the control strategies. Foods, 8(9), 372. https://doi.org/10.3390/foods8090372
  33. Wang, Y., Wu, J., Lv, M., Shao, Z., Hungwe, M., Wang, J., Bai, X., Xie, J & Geng, W. (2021). Metabolism characteristics of lactic acid bacteria and the expanding applications in food industry. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 9, 612285. https://doi.org/10.3389/fbioe.2021.612285
  34. Zapasnik, A., Sokolowska, B., & Bryla, M. (2022). Role of lactic acid bacteria in food preservation and safety. Foods, 11(9), 1283. https://doi.org/10.3390/foods11091283

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».