Termeni asociați:

  • Proteaza
  • Antibiotice
  • Nematode
  • Cârnați
  • Fermentaţie
  • Ciuperci
  • Drojdii
  • Peptidaze
  • Niacina

Descărcați în format PDF

Despre această pagină

Nanoincapsularea agenților antimicrobieni alimentari și a uleiurilor esențiale

5.2.2.3.2 Natamicină

Natamicina este un antifungic produs de Streptomyces natalensis care este eficient împotriva aproape tuturor mucegaiurilor și drojdiilor, dar are un efect redus sau deloc asupra bacteriilor. Este singurul medicament antifungic aprobat de FDA. Acționează prin legarea cu ergosterol, care este o componentă esențială în peretele celular fungic și blochează creșterea fungică (Roller, 2003). Mai multe caracteristici ale natamicinei îl fac un bio-conservant antifungic ideal cu spectru larg pentru alimente și băuturi. Este un compus sigur pentru consum; este eficient la concentrații scăzute; nu are niciun efect invers asupra calității alimentelor și are activitate antimicrobiană prelungită în mod specific pe suprafețele alimentelor, cum ar fi brânza și cârnații (Stark și Roller, 2003). În plus, natamicina poate fi utilizată pentru inhibarea ciupercilor de deteriorare, dar fără a împiedica fermentarea bacteriană (Davidson și colab., 2013a).

Natamicină

Producția de natamicină

Natamicina este produsă prin inocularea unei culturi pure de Streptomyces natalensis într-un mediu care conține o sursă de carbon (amidon și melasă), sursă de azot (lichior abrupt de porumb, cazeină și făină de soia) și agenți antispumanti cu aerare continuă și agitație mecanică, care ajută procesul cu un interval de temperatură și pH de 26-30 ° C, respectiv 6-8 ( Figura 2 ). După finalizarea fermentației, natamicina insolubilă este supusă centrifugării, unde cristalele sale sunt separate de cea mai mare parte a miceliului rezidual și sunt izolate ca suspensie. Suspensia este recristalizată în continuare, filtrată și spălată, care este din nou resuspendată și filtrată. În cele din urmă, cristalele de natamicină sunt uscate și măcinate până la forma finală de pulbere și ambalate. Pulberea uscată este sub formă trihidrat, care este suficient de stabilă pentru a fi depozitată ani de zile, cu o pierdere de activitate de câteva procente. S-a stabilit că sursa de azot (anorganică și organică) a prezentat un efect semnificativ asupra producției de natamicină.

natalensis

Figura 2. O diagramă a fluxului producției de natamicină.

Adăugarea acizilor grași cu lanț scurt (și anume, acetic, propionic și butiric) nu numai că a crescut randamentul antibioticului, dar a scăzut și timpul de producție de la 96 de ore la doar 84 de ore în culturile de baloane cu agitare. Producția volumetrică maximă de 3,98 g l - 1 a fost atinsă după 84 h în cultură suplimentată cu acid carboxilic (acetat și propionat într-un raport de 7: 1). În condiții optime de cultivare, se pot obține concentrații mari de natamicină (3,94 gl - 1) cu Streptomyces gilvosporeus LK-196 în plante pilot care ar putea fi îmbunătățite în continuare prin integrarea cromozomială a genei Vitreoscilla hemoglobinei (vgb) responsabilă de reducerea limitării oxigenului, care este un factor critic în producția sa. S-a observat o producție îmbunătățită de natamicină prin ingineria fosfopanteteinil transferazelor în Streptomyces chattanoogensis L10. De asemenea, ingineria Streptomyces chattanoogensis Dl, generată prin inserarea unei copii suplimentare a scnRII în cromozomul tulpinii L10, și-a mărit producția de natamicină de 3,3 ori într-un mediu YSG și de 4,6 ori într-un mediu YEME fără zaharoză.

Principii de conservare și noi tehnologii

16.5.3 Antimicrobiene derivate din microorganisme

Natamicina antimicotică tetraenică (pimaricină), produsă de Streptomyces natalensis, este utilizată pentru a preveni creșterea mucegaiului în unele alimente, de ex. pe suprafețele unor brânzeturi și cârnați uscați (Kliss, 1960; Stark și Tan, 2003). Cu toate acestea, utilizarea antimicrobienelor derivate microbial pentru conservarea alimentelor este dominată de peptida „lantibiotică” bacteriocină nisină, produsă de anumite tulpini de Lactococcus lactis și aplicată în principal în brânzeturi și produse din brânză și în conserve de roșii și alte conserve de legume (Delves- Broughton, 1990; Fowler și Gasson, 1991; Abee și Delves-Broughton, 2003) și, în unele țări, supe, maioneză și alimente pentru sugari (Montville și Winkowski, 1997). Alte aplicații propuse au fost pentru carne, pește, lapte și produse lactate și băuturi alcoolice (Delves-Broughton și Gasson, 1994). Stabilitatea slabă în alimentele de origine animală va continua probabil să limiteze aplicarea produselor din carne (De Martinis și colab., 2002).

Cu toate acestea, numărul altor bacteriocine care au fost descoperite și care pot avea potențial în conservarea alimentelor continuă să crească (Hoover, 2000). Au fost clasificate în trei clase: (i) lantibiotice mici modificate post-transcripțional, de ex. nisin; (ii) peptide nemodificate mici, stabile la căldură, de ex. pediocină PA-1; (iii) molecule mai mari, labile la căldură (de exemplu, helveticina J). Hill (1995) a enumerat mai mult de 20 care au fost bine caracterizate și au fost raportate multe altele. Multe sunt produse de tulpini de culturi inițiale (Ray și Daeschel, 1994). Deși acestea nu au fost aplicate ca conservanți alimentari aditivi în același mod ca nisina, potențialul pentru o astfel de utilizare sau prin generarea in situ în alimente, de ex. din adăugarea anumitor culturi inițiale, sau în produsele alimentare cultivate, ingrediente alimentare, cum ar fi derivate din Microgard, derivate din supernatante de cultură din tulpini de Propionibacterium și Lactococcus, trebuie să fie substanțiale. Microgard ™ s-a dovedit a fi foarte eficient în asigurarea păstrării și siguranței brânzeturilor de vaci de mai bine de două decenii (Daeschel, 1989; Al-Zoreky și colab., 1991).

Mai târziu, modificarea genetică a bacteriocinelor, care este punctul central al multor cercetări actuale, poate avea ca rezultat molecule derivate care au modificat util spectrele de activitate antimicrobiană sau modificări ale altor proprietăți care își cresc valoarea potențială în conservarea și siguranța alimentelor, dacă sunt obstacole de reglementare. poate fi depășit (Fowler și Gasson, 1991; Hill, 1995). Ingineria genetică a dus deja la producerea nisinelor cu secvențe de aminoacizi modificate. De exemplu, Kuipers și colab. (1992) au schimbat reziduul de serină în poziția 5 a luatei Z în treonină, iar treonina sa dovedit a fi deshidratată în dehidroalanină în timpul procesării moleculei. În acest caz, noua nisină a avut o activitate antimicrobiană mai mică decât molecula de tip sălbatic. Dodd și colab. (1992) a înlocuit poziția 23 treonină a nisinei A cu un reziduu de serină pentru a produce o peptidă matură mai puțin antimicrobiană activă. Cu toate acestea, o variantă de nisină A în care dehidroalanina a fost înlocuită cu alanină în poziția 5 a avut activitate antimicrobiană aproape normală (Delves-Broughton și Gasson, 1994).

Multe cercetări recente s-au concentrat asupra potențialului pentru bacteriocine ca antagoniști pentru bacteriile vegetative (de exemplu, Listeria). Nu trebuie uitat că nisina, singura bacteriocină utilizată pe scară largă (utilizarea sa este permisă în prezent în aproximativ 50 de țări), este utilizată în principal ca agent anti-spori, de ex găsirea unei utilizări substanțiale pentru a preveni excrescența din sporii germinați de C. tyrobutyricum în produsele brânzeturilor procesate (Delves-Broughton, 1990) și pentru a preveni creșterea sporilor de termofili precum Geobacillus stearothermophilus și Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum care pot supraviețui și crește în alimentele conservate la temperaturi ridicate (Eyles și Richardson, 1988; Fowler și Gasson, 1991). Cu toate acestea, nisina suferă de dezavantajul de a fi relativ ineficientă împotriva tipurilor proteolitice de C. botulinum (Sommers și Taylor, 1987). Descoperirea bacteriocinelor care sunt mai eficiente împotriva acestui organism și care controlează creșterea unei game mai largi de sporeformatori de deteriorare ar avea o mare valoare potențială, deoarece acestea ar putea permite reduceri substanțiale ale procesării termice a activității ridicate a apei - alimente cu conținut scăzut de acid, cu potențiale avantaje în ceea ce privește economia de energie și o calitate îmbunătățită a produsului.

NATAMICINA

Introducere

Natamicina (cunoscută și sub numele de pimaricină) este un antimicotic macrolidic polienic produs de Streptomyces natalensis. Este comercializat comercial ca familia de produse Natamax ™ de către Danisco și ca familia de produse Delvocid® de către DSM. Natamicina este utilizată în întreaga lume ca conservant alimentar; aplicația sa principală este tratarea de suprafață a brânzei și a cărnii procesate (de exemplu, cârnați uscați) prin scufundare, pulverizare sau în acoperiri cu emulsie. Are mai multe avantaje ca conservant, inclusiv spectru larg de activitate, eficacitate la concentrații scăzute, lipsă de rezistență și activitate pe o gamă largă de pH. Datorită solubilității sale reduse, natamicina nu migrează de la suprafață în alimente și, prin urmare, nu afectează proprietățile organoleptice. Nu are niciun efect asupra bacteriilor, inclusiv a celor utilizate ca culturi inițiale sau pentru a favoriza maturarea. Este stabil chimic și are o eficacitate prelungită. Mai mult, este ușor de aplicat și are o evidență de siguranță dovedită. Caracteristicile sale generale sunt rezumate în Tabelul 1 .

Tabelul 1. Caracteristicile generale ale natamicinei

Caracteristică Descriere
NumeleNatamicină, pimaricină (pimafucină), tennecetină, antifungic A-5283 (denumiri comerciale: Natacyn, Myprozine)
Produse comercialeNatamax ™, Delvocid®
Organism producătorStreptomyces natalensis
Numărul UEE235
FormulăC33H47NO13
Greutate moleculară665,7 Da
StructuraCompus antimicotic macrolidic polienic cu un inel macrociclic de atomi de carbon închis prin lactonizare și patru legături duble conjugate
ProprietățiAmfoteric. Punctul isoelectric: 6.5
Solubilitate în diferiteApă: 30–100 ppm.
solvențin-butanol: 50-120 ppm.
Glicerol: 15.000 ppm.
Metilpirolidonă: 120.000 ppm.
Acid acetic glacial: 185.000 ppm.
Spectru de absorbțieMaxima: 290, 303, 318 nm
Minim: 250, 295,5, 311 nm
Spectrul antimicrobianMajoritatea mucegaiurilor și drojdiilor (MIC: -1 greutate corporală

MIC, concentrație minimă inhibitoare; JECFA, Organizația mixtă pentru alimentație și agricultură/Comitetul de experți al Organizației Mondiale a Sănătății pentru aditivi alimentari; ADI, aport zilnic acceptabil.

Utilizarea antimicrobienelor naturale

P.M. Davidson, S. Zivanovic, în Tehnici de conservare a alimentelor, 2003

2.4.1 Natamicină (Pimaricin)

Conservanți naturali pentru alimente împotriva microorganismelor

Sonia Barberis,. Nora Debattista, în Siguranța și conservarea alimentelor, 2018

20.5.1 Natamicină

Este un agent antifungic care aparține grupului de antimicotice polirene macrolide și este produs prin fermentare utilizând Streptomyces natalensis (Davidson și Zivanovic, 2003). Natamicina are o afinitate mare pentru ergosterol și se leagă ireversibil de ergosterol în membrana celulară fungică. Acest lucru perturbă permeabilitatea membranei celulare, ceea ce duce la scurgerea rapidă a ionilor esențiali și a peptidelor mici, provocând astfel liza celulară (Weber și colab., 2008). Natamicina a fost aprobată în 1982 în Statele Unite pentru a fi utilizată în brânză pentru a inhiba creșterea mucegaiului, cu concentrații maxime de 20 mg/L în produsul finit. MIC al natamicinei împotriva aproape tuturor ciupercilor alimentare este mai mic de 20 ppm, în timp ce solubilitatea natamicinei în sistemele alimentare apoase este de aproximativ 40 ppm. În practică, în condiții igienice acceptabile, s-a demonstrat că această concentrație de natamicină dizolvată este suficientă pentru a preveni creșterea fungică fără a împiedica fermentația bacteriană din brânză (Stark și Roller, 2003).

Agenți antimicrobieni naturali pentru a îmbunătăți durata de valabilitate a alimentelor

Luz H. Villalobos-Delgado,. Javier Mateo, în Calitatea alimentelor și durata de valabilitate, 2019

2.3.2 Natamicină

Natamicina, cunoscută și sub numele de pimaricină, este un agent antifungic macrolid polienic care este produs în timpul fermentării de către bacteriile Streptomyces natalensis, Streptomyces chmanovgensis și Streptomyces gilvosporeus (Duchateau și van Scheppingen, 2018). Este activ în special împotriva drojdiilor și mucegaiurilor și practic fără efect asupra bacteriilor, protozoarelor și virusurilor. A fost utilizat în produsele alimentare pe bază de lactate pentru a controla deteriorarea ciupercilor, în special în brânză (Carocho și colab., 2015). Natamicina este un agent antifungic foarte eficient deoarece se leagă ireversibil de ergosterolul fungic, perturbând astfel membrana celulară fungică ducând la o pierdere de substanțe dizolvate din citoplasmă (Carocho și colab., 2015; Hondrodimou și colab., 2011).

Agenți antimicrobieni naturali pentru bioconservarea alimentelor

2.4 Natamicină

Natamicina (Fig. 12.3), cunoscută și sub numele de pimaricină, este un agent antifungic natural derivat din bacteria Streptomyces natalensis. Natamicina are o concentrație inhibitoare minimă excelentă (aproximativ 10 ppm) pentru un număr de tipuri de mucegai. Natamicina este clasificată ca un agent antifungic macrolid polienic și sa dovedit a fi foarte eficientă împotriva infecțiilor generate de corneea Aspergillus și Fusarium la nivelul ochilor. În industria alimentară, natamicina a fost folosită de zeci de ani ca un obstacol semnificativ în calea dezvoltării fungice a produselor lactate și a altor alimente. Conservanții chimici necesită un pH specific pentru eficacitatea lor, dar natamicina, cu impactul său aromatic neutru și mai mică dependență de pH pentru eficacitate, are avantaje față de conservanții chimici și poate fi aplicată într-o varietate de moduri, cum ar fi într-o suspensie apoasă pulverizată pe produs sau în care produsul este scufundat sau sub formă de pulbere împreună cu un agent antiaglomerant, cum ar fi celuloza. Natamicina are o rată mare de stabilitate și poate fi depozitată sub formă de pulbere uscată pentru o perioadă lungă de timp, dar prezintă o solubilitate mai redusă în apă decât bacteriocinele, posibil datorită naturii sale amfifile (Raab, 1972; Shirk și Clark, 1963).

Figura 12.3. Structura natamicinei.

Natamicina are calități proporționale cu faptul că este un biopreservant antifungic ideal cu spectru larg pentru produse alimentare și băuturi. Cu toate acestea, deoarece membranele bacteriene nu au steroli, natamicina nu este eficientă împotriva bacteriilor. Acest lucru îl face un antimicrobian adecvat pentru utilizare în timpul proceselor de maturare și fermentare bacteriană utilizate în producția de brânză și cârnați. Nu are niciun efect negativ asupra calității alimentelor și, prin urmare, poate fi folosit ca o alternativă sigură pentru consum, de exemplu în brânză și cârnați (Stark, 2003).

Natamicina se leagă ireversibil de membranele celulare ale ciupercilor datorită afinității sale ridicate față de ergosterol, rezultând hiperpermeabilitatea membranei, scurgerea rapidă a ionilor și peptidelor esențiale și, în cele din urmă, a lizei celulare. În aplicarea natamicinei pe suprafețele alimentare, este adăugată în apă pentru a forma o suspensie coloidală și aplicată prin procedee de scufundare sau pulverizare. Natamicina este un biopreservant adecvat pentru utilizare în produsele pentru băuturi în etapa de preambalare, datorită efectului său prelungit asupra controlului creșterii mucegaiului, precum și a stabilității sale la concentrații scăzute în băuturi în timpul depozitării lungi la temperaturi de refrigerare și a faptului că nu este afectate de o gamă largă de valori ale pH-ului (Juneja și colab., 2012; Kallinteri și colab., 2013).

Raab (1972), Reuben și colab. (1989), Rotowa și colab. (1990) și Stark (2003) au descris pe larg potențialul natamicinei împotriva unui număr de bacterii, mucegaiuri și ciuperci, cum ar fi A. niger, A. versicolor, Penicillium chrysogenum, P. glabrum, P. brevicompactum, P. camemberti, P. commune, P. corylophilum, P. verrucosum, Mucor racemosus, Eurotium herbariorum, Cladosporium cladosporiodes, C. tenuissimum, Byssochlamys nivea, Alternaria alternata, Candida albicans, Trichophyton spp., Epidermophyton f., Cunninghamella spp. ., Și Pseudallescheria boydii.

Ulterior, Medina și colab. (2007) au arătat potențialul inhibitor al natamicinei împotriva creșterii producției de tulpini de Aspergillus carbonarius și ochratoxină A în condiții severe de mediu într-un mediu bazat pe suc de struguri. Efectul natamicinei ca agent de control fungic în fermentația naturală a măslinilor negri, utilizând sistemul anaerob tradițional, a fost studiat de Hondrodimou și colab. (2011) în măsline negre Conservolea supuse fermentării spontane.

Natamicina a fost recent sugerată ca fiind un biopreservant exemplar în producția de alimente semisolide, cum ar fi iaurtul, de către Dalhoff și Levy (2015) și se crede că este sigură în măsura în care aportul zilnic este mult mai mic decât nivelul ADI. Astfel, utilizarea natamicinei în industria alimentară pentru tratarea suprafeței alimentelor solide este considerată sigură.

Aditivi

Gerhard Feiner, în Salami, 2016

4.8 Materiale antimoldiere

Cele mai comune două materiale aplicate pentru a evita creșterea mucegaiului nedorit sunt natamicina și sorbatul de potasiu. Natamicina (pimaricina) este produsă de Streptomyces natalensis, în timp ce sorbatul de potasiu este sarea acidului sorbic. Acidul sorbic este acid 2,4-hexadienă și acționează împotriva mucegaiului numai în forma sa nedisociată. În carne și produse din carne, se găsesc, în general, valori ale pH-ului în jurul valorii de 5-6 și aproximativ 40% din acești acizi sunt prezenți într-o stare nedisociată la astfel de niveluri de pH, acționând ca conservant. Sorbatul este utilizat în mod regulat într-o soluție de scufundare în timpul fabricării salamului. Salamul proaspăt umplut este scufundat câteva secunde într-o soluție de sorbat de potasiu de 5-10%, iar acest proces de scufundare previne un grad mare de creștere a mucegaiului nedorit în timpul fermentării. O altă opțiune este de a înmuia carcasele pentru a fi umplute într-o soluție de 5-8% sorbat de potasiu înainte de umplere. Natamicina prezintă o solubilitate redusă în apă, dar sunt necesare doar 8-10 ppm pentru a evita creșterea mucegaiului nedorit.