Διερεύνηση των πιθανών μεταβολών της σύστασης του Lactococcus lactis ssp. cremoris MG1363 κατάτην προσαρμογή του σε συνθήκες στρες με την εφαρμογή φασματοσκοπίας FT-IR

Abstract

Στελέχη του είδους Lactococcus lactis χρησιμοποιούνται ευρέως ως εναρκτήριες καλλιέργειες στην παρασκευή τυριών, ζυμώμενων γαλάτων και κρασιού. Με βάση τον κρίσιμο ρόλο των στελεχών του είδους αυτού σε βιομετασχηματισμούς στη βιομηχανία τροφίμων, τα στελέχη αυτά θεωρούνται μικροοργανισμοί μοντέλα για τα οξυγαλακτικά βακτήρια. Στην παρούσα μελέτη, το στέλεχος L. lactis subsp. cremoris MG1363 υποβλήθηκε σε συνθήκες στρες προκειμένου να επιτευχθεί ο φαινοτυπικός χαρακτηρισμός των προσαρμοσμένων στο στρες κυττάρων του για κάθε περίπτωση. Τα περιβαλλοντικά στρες που εφαρμόστηκαν ήταν το όξινο (pH 5.5) και το ωσμωτικό (παρουσία 2.5% w/v NaCl) στρες, καθώς επίσης και εφαρμογή μεγαλύτερης (45oC) ή μικρότερης (20oC) θερμοκρασίας επώασης από τη βέλτιστη θερμοκρασία ανάπτυξης του μικροοργανισμού. Επιπροσθέτως μελετήθηκαν και οι συνθήκες έλλειψης θρεπτικών συστατικών (διαλύματα χωρίς γλυκόζη). Η φασματοσκοπία υπερύθρου με μετασχηματισμό Fourier (FT-IR) χρησιμοποιήθηκε με σκοπό την διερεύνηση των μεταβολών στα βασικά δομικά συστατικά των προσαρμοσμένων στο στρες κυττάρων του L. Lactis. Η ανάλυση των κύριων συνιστωσών των μετασχηματισμένων ως προς τη δεύτερη παράγωγο φασμάτων έδειξε σημαντικές ομαδοποιήσεις των κυττάρων βάσει των συνθηκών στρες που υποβλήθηκαν. Τα παραπάνω αποτελέσματα μπορούν να υποδείξουν παρόμοιους μηχανισμούς αυτοπροστασίας των βακτηρίων κάτω από διαφορετικές συνθήκες στρες, οι οποίοι πρέπει να διερευνηθούν περαιτέρω προκειμένου να διευκολυνθεί η ορθολογική χρήση του L. lactis στη βιομηχανία τροφίμων.

Lactococcus lactis is commonly used as a starter culture for the manufacture of cheese, fermented milks, and wine products. Based on its crucial role in food biotranformations, it is considered to be the model organism of lactic acid bacteria. In our study, L. lactis subsp. cremoris MG1363 was subjected to various stressful conditions in order to accomplish the phenotypic characterization of the adapted L. lactis cells. Environmental stresses comprised of acid (pH 5.5), osmotic (presence of 2% w/v NaCl), heat (45oC), and cold (20oC) stress, as well as responses of L. lactis cells during starvation (media without carbohydrate source). Fourier transformed infrared spectroscopy (FT-IR) was applied in order to evaluate the changes in the cellular composition of L. lactis adapted cells. Principal component analysis of the second derivative transformed spectra revealed different groups of L. lactis cells corresponding to each stressful condition applied in the study for all characteristic spectral regions. These observations may indicate similar self-protection mechanisms of the bacterium under different stressful conditions that need to be further investigated in order to shed new light on the rational use of L. lactis in the food industry.