Podil kyseliny 3-hydroxypropionové na antimikrobiální aktivitě bakterií produkujících reuterin

Denisa Körberová

Bachelor's thesis

Contribution of 3-hydroxypropionic acid to antimicrobial activity of reuterin-producing bacteria

Abstract:

Laktobacily zahrnují mnoho kmenů, které se využívají jako probiotické kultury. Patří mezi ně mimo jiné i Limosilactobacillus reuteri (syn. Lactobacillus reuteri). Laktobacily produkují antibakteriální metabolity, které přispívají ke konzervaci potravin, čehož se v potravinářství využívá zejména při výrobě kysaných mléčných výrobků. Těmito antibakteriálními látkami je mléčná kyselina, octová kyselina a reuterin. L. reuteri metabolizuje glycerol za vzniku reuterinu. Reuterin je dále metabolizován na 1,3-propandiol a 3-hydroxypropionovou kyselinu (3-HP). Pouze málo studií zkoumalo antimikrobiální aktivitu 3-hydroxypropionové kyseliny, proto bylo cílem této práce ji otestovat proti vybraným gram-negativním a gram-pozitivním bakteriím při nízkém pH. Byl proveden test minimální inhibiční koncentrace metodou ředění 3-HP (nejvyšší koncentrace 33 mM) při hodnotách pH 6,5; 5,5 a 4,8. Test minimální inhibice byl proveden celkem u 10 kmenů vybraných bakterií. Byl porovnán s propionovou kyselinou (60 mM obdobně). Samotný producent reuterinu L. reuteri nebyl inhibován při žádné z koncentrací. Předpokládaný trend se potvrdil u gram-negativních kmenů Escherichia coli a u bifidobakterií byly zaznamenány kmenové odlišnosti. Potřebná minimální inhibiční koncentrace k potlačení růstu klesala s hodnotou pH. Nicméně, je třeba zmínit, že počet kmenů byl omezený a použitý postup vyžaduje optimalizaci. V druhé části této práce byl sledován růst sedmi kmenů (reuterin-pozitivních a reuterin-negativních) v přítomnosti glycerolu o koncentraci 55 mM nebo 110 mM a bez glycerolu. Byla sledována optická denzita každou hodinu po dobu sedmi hodin a následně po dvaceti čtyř hodinách. Bylo zjištěno, že přítomnost glycerolu neovlivnila růstový profil bakterií, rychlost růstu jednotlivých kmenů se však lišila. Následné analýzy poukázaly na produkci 3-HP u reuterin-pozitivních kmenů. Ukazuje se, že 3-HP je jednou z dalších antibakteriálních sloučenin produkovaných bakteriemi.

Abstract:

Lactobacilli include many stains that are used as probiotic cultures. One of them is Limosilactobacillus reuteri (syn. Lactobacillus reuteri). Lactobacilli produce antibacterial metabolites that contribute to food preservation, which is used in the food industry mainly in the production of fermented milk products. These antibacterial agents are lactic acid, acetic acid and reuterin. L. reuteri metabolizes glycerol to reuterin. Reuterin is further metabolised to 1,3-propanediol and 3-hydroxypropionic acid (3-HP). Only a few studies have examined the antimicrobial activity of 3-hydroxypropionic acid, so the aim of this work was to test it against selected gram-negative and gram-positive bacteria at low pH. A minimum inhibitory concentration assay was performed by the 3-HP dilution method (maximum concentration 33 mM) at pH 6,5; 5,5 and 4,8. The minimal inhibitory test was performed on 10 strains of selected bacteria. It was compared with propionic acid (60 mM, similarly). The reuterin producer L. reuteri was not inhibited at any of the concentrations. The predicted trend was confirmed for gram-negative Escherichia coli strains and bifidobacteria showed strain differences. The required minimum inhibitory concentration to inhibit growth decreased with pH. However, it is important to say that the number of strains was limited and the used procedure should be optimized. In the second part of this work, the growth of seven strains (reuterin-positive and reuterin-negative) was monitored in the presence of glycerol, at a concentration of 55 mM or 110 mM, and without glcerol. Optical density was monitored every hour for seven hours and after twenty-four hours. It was found that the presence of glycerol did not affect the growth profile of bacteria, but the growth rate of individual strains were varied. Subsequent analyzes indicated the production of 3-HP in reuterin-positive strains. 3-HP has been shown to be one of the other antibacterial compounds produced by bacteria.

Keywords

reuterin, antimikrobiální látka, 3-hydroxypropionová kyselina, glycerol, Limosilactobacillus reuteri

Keywords

Limosilactobacillus reuteri, reuterin, antibacterial agent, 3-hydroxypropionic acid, glycerol

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 3. 5. 2021

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Věra Neužil Bunešová, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme / field:
Agriculture, Horticulture and Rural Development / Nutrition and Foodstuffs