Antimikrobiální aktivita bakterií rodu Bacillus

Marie Pruchová

Bachelor's thesis

Antimicrobial activity of Bacillus spp.

Abstract:

Bacillus spp. jsou považovány za významné producenty biologicky aktivních látek, zejména s antimikrobiálními účinky. Tyto látky je možné využít jako léčiva ve farmaceutickém nebo jako aditiva v potravinářském průmyslu. Proto byla cílem bakalářské práce charakterizace kmene Bacillus mycoides PT89, testování jeho antagonistické aktivity a zjištění povahy látky zodpovědné za inhibiční účinky. Kmen B. mycoides byl identifikován pomocí MALDI-TOF hmotnostní spektrometrie a jeho biochemický profil byl stanoven pomocí soupravy API 50 CHB. Antimikrobiální aktivita kmene byla testována agarovou difúzní metodou proti potenciálně patogenním bakteriím a bakteriím způsobujícím kažení potravin. Do agarové plotny s indikátorovým kmenem byly vytvořeny jamky a do nich byl aplikován supernatant z PT89. Testovány byly supernatanty z aerobně i anaerobně narostlé kultury. Po kultivaci se citlivost projevila inhibiční zónou a její průměr byl měřen v milimetrech. Povaha antimikrobiálně aktivní látky byla zkoumána prostřednictvím působení různých enzymů, teplot, hodnot pH a surfaktantů. Změny v antimikrobiální aktivitě byly poté opět sledovány agarovou difúzní metodou. Biochemickou analýzou byla určena schopnost B. mycoides PT89 fermentovat široké spektrum substrátů za produkce organických kyselin. Antimikrobiální aktivita byla prokázána proti vysoce patogenním bakteriím Bacillus cereus, Clostridium perfringens a Listeria monocytogenes, pro které je společná lecitinázová aktivita. Také byl zjištěn vliv anaerobní kultivace na zvýšení inhibiční aktivity bacilu PT89. Antimikrobiální látka byla inaktivována pouze působením enzymu proteinázy K, až po 24 h inkubace, čímž byla prokázána její proteinová povaha. Také byla zjištěna aktivita v širokém rozmezí hodnot pH a vysoká odolnost vůči teplotám. Částečná aktivita byla zachována i při působení teploty 100 °C po dobu 10 minut. S ohledem na zmíněné vlastnosti, se pravděpodobně jedná o cirkulární bakteriocin. Taková látka by mohla nalézt uplatnění v potravinářském průmyslu při konzervaci potravin nebo jako léčivo. Kmen B. mycoides PT89 by mohl být využit například jako probiotikum k modulaci mikrobioty trávicího traktu a jako prevence proti střevním infekcím nebo jako silážního inokulant.

Abstract:

Some Bacillus spp. are considered as important bacteria producing a variety of biologically active substances, especially with antimicrobial effects. These agents could serve as antibiotics or food preservation. Therefore, the aim of the bachelor thesis was to characterize the strain Bacillus mycoides PT89 to test its antagonistic activity and to explore the nature of substance responsible for the inhibitory effects. MALDI-TOF mass spectrometry was used to confirm correct strain identification. The biochemical profile of this strain was determined using the API 50 CHB kit. Antimicrobial activity of cell free supernatants from aerobically and anaerobically grown culture of B. mycoides PT89 was tested by agar well diffusion method against potential pathogenic and food-spoilage bacteria. After cultivation, the sensitivity of indicator strains manifested itself with inhibition zone around the well and its diameter was measured in millimetres. The nature of the antimicrobial compound was examined using supernatants from anaerobically grown B. mycoides PT89. The supernatants were exposed to variety of enzymes, temperatures, pH and surfactants. Changes in antimicrobial activity were then monitored by agar diffusion method. Biochemical analysis showed the ability of B. mycoides PT89 to ferment a wide range of substrates with the production of organic acids. Antimicrobial activity was demonstrated against the highly pathogenic bacteria Bacillus cereus, Clostridium perfringens and Listeria monocytogenes, that share lecithinase activity. It was found that anaerobic conditions (low redox potential) increase the antimicrobial activity of B. mycoides PT89. The inhibitory activity was totally lost by the treatment with proteinase K after 24h incubation, that suggest the proteinaceous nature of antimicrobial compound. It was also active in wide range of pH and stand treatments up to 100 °C for 10 min. Regarding these properties, it may be classified as a circular bacteriocin. This substance could be used in the food industry as food preservation. The strain B. mycoides PT89 could be also used as probiotic to modulate the gut microbiota or as a silage inoculum.

Keywords

Bacillus, antimikrobiální aktivita, agarová difúzní metoda, bakteriociny, antibiotika

Keywords

Bacillus, antimicrobial activity, agar diffusion method, bacteriocins, antibiotics

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 19. 4. 2019

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Hana Salmonová, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme / field:
Animal Science / Animal Science