Cấu Trúc Đơn Vị Lặp Lại Của Eps Ở Một Số Lab

Bảng 1.2. Cấu trúc đơn vị lặp lại của EPS ở một số LAB

Loài

Cấu trúc đơn vị lặp lại	Tài liệu tham khảo
S. thermophilus ST1
		[34]
L. helveticus MB2-1		[35]
		[36]
L. helveticus Rosyjski
		[37]
L. plantarum MTCC9510		[38]
L. plantarum BC-25
		[39]

Có thể bạn quan tâm!

• Nghiên cứu các điều kiện stress môi trường đến khả năng tổng hợp exopolysaccharides của vi khuẩn Lactobacillus plantarum - 1
• Nghiên cứu các điều kiện stress môi trường đến khả năng tổng hợp exopolysaccharides của vi khuẩn Lactobacillus plantarum - 2
• Vị Trí Phát Sinh Loài Của L. Plantarum So Với Một Số Lab Liên Quan Khác Dựa Trên Trình Tự 16S Rrna [22]
• Sơ Đồ Chi Tiết Về Sản Xuất Eps Của Lab Thông Qua Việc Chuyển Đổi Đường Lactose, Galactose Và Glucose Trong Tế Bào Chất [93]
• Sơ Đồ Tổ Chức Di Truyền Của Cụm Gen Eps Trong L. Plantarum. Pb: Sinh Tổng Hợp Tiền Chất, Of: Chức Năng Khác Liên Quan Đến Eps, Dec: Nhóm Khác, Otr: Điều
• Stress Môi Trường Và Đáp Ứng Sinh Tổng Hợp Eps Ở Lab

Xem toàn bộ 169 trang tài liệu này.

C88

	[40]
L. rhamnosus KL37B		[41]
L. rhamnosus LOCK 0900		[42]
L. johnsonii 142		[43]
L. johnsonii FI9785		[44]
L. fermentum TDS030603		[45]

L. plantarum

L1

	[46]
L. acidophillus 20079		[47]
L. paracasei		[48]
B. longum		[49]

L. crispatus

Xét về cấu trúc, sự đa dạng lớn nhất được tìm thấy ở Lactobacillus, đặc điểm này có khả năng là do sự đa dạng lớn trong chi này. Trong số 81 cấu trúc EPS được làm sáng tỏ, Lactobacillus có 47 cấu trúc, Streptococcus có 28 cấu trúc và Lactococcus có 6 cấu trúc [50]. Các EPS được tổng hợp bởi LAB hầu hết là phân nhánh. Tuy nhiên cũng có những cấu trúc không phân nhánh (Bảng 1.2).

HePS của LAB được sản xuất trong tế bào và sự hình thành các EPS này được kiểm soát bởi cụm gen eps mã hóa cho các enzyme liên quan. Các enzyme này chịu trách nhiệm cho sự thay đổi về trọng lượng phân tử và thành phần của HePS [31]. Glucose và galactose là các monosaccharide thường xuất hiện nhiều nhất trong thành phần HePS so với rhamnose, mannose, N-acetylglucosamine, N- acetylgalactosamine và các monosacchride khác (Bảng 1.3).

Một khía cạnh cần được xem xét là sự hiện diện của các loại đường hiếm trong thành phần của EPS. Trên thực tế, các loại đường hiếm có thể cung cấp cho EPS các đặc tính sinh học bổ sung cao hơn so với các monomer đường phổ biến. Các loại đường hiếm như fucose, rhamnose hoặc acid uronic cung cấp nhiều đặc tính thú vị, khiến chúng trở nên hấp dẫn đối với các lĩnh vực ứng dụng khác nhau, như các chất chống viêm, chống oxy hóa hoặc là để tổng hợp các chất tương tự nucleoside được sử dụng làm chất chống virus. Mặc dù không phải tất cả các loại đường hiếm có thể được tìm thấy trong EPS của vi khuẩn, nhưng trong một số điều kiện hạn chế vi khuẩn có thể tổng hợp EPS chứa đường hiếm, tạo cơ hội để sản xuất chúng trong điều kiện có kiểm soát [51].

Thành phần và tỷ lệ monosaccharide trong EPS có ảnh hưởng đến đặc tính sinh học của EPS. Ví dụ như tỷ lệ phần trăm monosaccharide (theo thứ tự giảm dần galactose, rhamnose, glucose) có liên quan đến hoạt động chống viêm của EPS được sản xuất bởi L. reuteri Mh-001. Hàm lượng galactose cao trong EPS giúp tăng cường hoạt tính chống viêm của chúng bằng cách ảnh hưởng lên các đại thực bào [7]. Các phân tử EPS giàu galactose của L. rhamnosus GG đóng vai trò quan trọng trong việc xác định các đặc tính bề mặt tế bào như độ bám dính và hình thành màng sinh học, góp phần tạo ra vai trò tiềm năng của EPS như là một yếu tố sinh học quan trọng đối với một số lợi ích sức khỏe [52].

Bảng 1.3. Thành phần monosaccharide trong EPS của một số dòng L. plantarum

Tên chủng

Nguồn phân lập	Thành phần monosaccharide	Mw (Da)	Tài liệu tham khảo
L. plantarum C88	Đậu phụ Trung Quốc	Gal : Glu = 1 : 2	1,15 × 106	[53]
L. plantarum TISTR 875	Cá nước mặn Thái Lan	Glu : Gla = 1 : 2	-	[54]
L. plantarum KF5	Kefir Tây Tạng	Man : Glu : Gal = 1 : 4,99 : 6,9	-	[55]
L. plantarum RJF4	Trái Rotten Jack	Glucose và Mannose		[56]
L. plantarum YW11	Kefir Tây Tạng	Glu : Gla : N-acetylated = 2 : 71 : 1	1,1 × 105	[57]
L. plantarum YW32	Kefir Tây Tạng	Man : Fru : Gal : Glu = 8,2 : 1 : 4:1 : 4,2)	1,03 × 105	[58]

SKT 109

Kefir Tây Tạng	Fru : Glu = 3 : 1	2,1 × 106	[59]
L. plantarum RS20D	Kim chi	Glc : Gal : Glucosamine = 2 : 1,5 : 1	1,96 × 106	[60]
L. plantarum JLK0142	Đậu phụ	Glc : Gal = 2,13 : 1,06	1,34 × 105	[61]
L. plantarum SN35N	Quả lê	Glc : Gal : Man = 15 : 5,7 : 1		[62]
L. plantarum KX401	Nước dưa chua	Ara : Man : Glc : Gal = 0,95 : 12,94 : 7,26 : 3,31	3,87 × 103	[63]
L. plantarum WLPL04	Sữa mẹ	Xyl : Glc : Gal = 3.4 : 1,8 : 1	6,61 × 104	[64]
L. plantarum DM5	Sikkim lên men	Dextran với liên kết α- (1→6) α-(1→3)	1,11 × 106	[65]
L. plantarum CIDCA 8327	Kefir	Glc	104	[66]
		Glc, glucosamine và Rha
L. plantarum NTMI05	Sữa bò	Gal		[67]
L. plantarum 70810		Glc : Gal : Man = 18,21 : 3,03 : 78,76	2,04 × 104	[68]
L. plantarum KX041	Nước dưa chua	Ara : Man : Glu : Gal = 0,95 : 12,94 : 7,26 : 3,31	3,86 × 104	[8]

L. plantarum

Ngoài các thành phần đường, EPS của vi khuẩn LAB đôi khi còn chứa các thành phần phi carbohydrate như gốc sulphate, phosphate hoặc nhóm glycerol- phosphate hay các nhóm acetyl và pyruvoyl được cho là có tầm quan trọng đối với vai trò và chức năng sinh học của các polymer này. Sự có mặt của các nhóm thế này cũng mang lại hoạt tính sinh học tích cực cho EPS. Hoạt động chống oxy hóa, điều hòa miễn dịch, chống ung thư, chống virus và chống đông máu được tăng cường đáng kể bằng cách biến đổi sunfat hóa như trường hợp sunfat hóa EPS của L. plantarum ZDY2013 và S. thermophilus GST-6 [69,70]. EPS được phosphoryl hóa cũng hiển thị hoạt tính chống oxy hóa cao [71] và tác động tích cực đến hoạt động điều hòa miễn dịch.

Thành phần, tỷ lệ monosaccharide trong EPS của LAB thay đổi khác nhau ở các loài khác nhau. Ngay cả trong cùng một loài thì đặc điểm này cũng không giống

nhau. Ở đây chỉ giới thiệu sự khác nhau trong thành phần và tỷ lệ monosaccharide

trong EPS được sản xuất từ các phân loài L. plantarum (Bảng 1.3). Từ bảng 1.3 cho thấy mỗi chủng L. plantarum chỉ có khả năng sinh tổng hợp một loại EPS, riêng L. plantarum CIDCA 8327 có thể sinh tổng hợp hai loại EPS. Các kết quả phân tích cho thấy EPS được sản xuất bởi L. plantarum chủ yếu là HePS. Chỉ có EPS của ba chủng DM5, CIDCA 8327 và NTMI05 là HoPS. Glucose và galactose là hai loại monosaccharide phổ biến nhất trong thành phần EPS của L. plantarum. Hầu hết các EPS đều có mặt đồng thời hai loại đường này. Tuy nhiên, một số chủng L. plantarum có thành phần mannose phổ biến trong EPS như KX041 và 70810. Ngoài glucose và galactose, một số monosaccharide khác như mannose, rhamnose, fructose, arabinose, xylose hay ribose cũng tham gia vào thành phần cấu tạo của một số ít các EPS nhưng với tỷ lệ thấp hơn. Bên cạnh monosaccharide, trong thành phần của một vài EPS được sản xuất bởi L. plantarum còn xuất hiện các dẫn xuất khác như galactosamine, acid galacturonic, N-acetylgalactosamine, glucosamine. Tổng hợp kết quả của những nghiên cứu trước đây có thể thấy EPS từ LAB đa dạng về cấu trúc cũng như thành phần monosaccharide.

1.4. Hoạt tính sinh học của EPS

EPS là một trong những thành phần tham gia vào cấu trúc vách tế bào của LAB và được báo cáo có nhiều hoạt tính sinh học đặc biệt. Hoạt tính sinh học của EPS được sản xuất bởi LAB được tóm tắt ở hình 1.4.

Nhiều nghiên cứu đã chứng minh EPS có vai trò bảo vệ tế bào chống lại các điều kiện bất lợi của môi trường như kháng sinh, ion kim loại, thẩm thấu và thực bào. EPS được cho là làm tăng khả năng kết dính của các tế bào với bề mặt rắn và có liên quan đến sự hình thành màng sinh học. Ngoài ra, vi khuẩn có thể sử dụng EPS do chính chúng sản xuất như một nguồn carbon. Giả thuyết này được củng cố khi có bằng chứng cho thấy một số chủng LAB có thể sinh ra enzyme phân giải EPS. Ngoài chức năng bảo vệ đối với bản thân LAB, nhờ có các đặc tính lý hóa và sinh học đặc biệt, EPS còn thể hiện nhiều chức năng sinh học độc đáo được khai thác làm chất phụ gia thực phẩm, thuốc điều trị và liệu pháp bổ trợ trong điều trị viêm, thậm chí là ung thư [72].

Chống viêm loét dạ dày

Chống ung thư

Giúp LAB chống lại môi trường khắc nghiệt

Giảm Cholesterol

EPS

của LAB

Prebiotic

Tăng cường miễn dịch

Chống virus

Hình 1.4. Hoạt tính sinh học của EPS được sản xuất bởi LAB

Có ý kiến cho rằng tác động tích cực của các sản phẩm sữa lên men đối với sức khỏe con người có thể bắt nguồn từ EPS do LAB sản xuất [73]. Độ nhớt và tính lưu biến tạo ra các đặc tính sinh học đặc trưng của EPS như khả năng ức chế vi khuẩn gây bệnh, thúc đẩy sự phát triển của vi khuẩn probiotic và duy trì cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột. EPS của LAB cũng có khả năng kháng các mầm bệnh [74]. EPS-Ca6 được sản xuất bởi Lactobacillus sp. Ca6 thể hiện hoạt động kháng khuẩn đáng kể chống lại vi khuẩn gây bệnh như Salmonella enterica ATCC 43972 và Micrococcus luteus [75]. EPS-DN1 từ L. kefiranofaciens DN1 có tác dụng kìm hãm và diệt khuẩn đối với Listeria monocytogenes và Salmonella enteritidis và sự ức chế tăng tỷ lệ thuận với nồng độ EPS [76].

Có ba cơ chế để giải thích cho khả năng ức chế vi khuẩn gây bệnh của EPS: EPS thực hiện sự ức chế cạnh tranh của nó đối với vi khuẩn gây bệnh trong vật chủ (con đường C hình 1.5); chúng có thể kết hợp với các phân tử tín hiệu liên quan đến màng sinh học hoặc thụ thể glycocalyx trên bề mặt mầm bệnh cản trở sự hình thành của màng sinh học (con đường A hình 1.5); hoặc tác dụng kháng khuẩn có thể được thực hiện bằng cách phá vỡ tính toàn vẹn của màng và làm thất thoát các protein

hòa tan (con đường B hình 1.5) [72].

Con đường A

Con đường B

Con đường C

EPS

Mầm bệnh

Tín hiệu

Thụ thể nhận

Tín hiệu bị đóng bởi EPS

Thụ thể nhận đóng bởi EPS

Protein hòa tan trong nước

Quá trình dòng chảy

Probiotic

Kháng nguyên

trong probiotic

Kháng thể

Phân hủy probiotic

Kháng thể bị đóng bởi

Ức chế cạnh tranh

EPS

Mầm bệnh

Tín hiệu

Thụ thể nhận

Tín hiệu bị đóng bởi EPS

Thụ thể nhận đóng bởi EPS

Protein hòa tan trong nước

Quá trình dòng chảy

Probiotic

Kháng nguyên

trong probiotic

Kháng thể

Phân hủy probiotic

Kháng thể bị đóng bởi

Ức chế cạnh tranh

Con đường A

Con đường B

Con đường C

Hình 1.5. Các cơ chế kháng khuẩn của EPS. Con đường A (gián đoạn màng sinh học); con đường B (dòng protein hòa tan trong nước); con đường C (ức chế cạnh tranh với mầm bệnh) [72]

EPS có nguồn gốc từ LAB cũng liên quan đến trực tiếp hoặc gián tiếp tác dụng giảm cholesterol. Nhiều nghiên cứu đã ghi nhận khả năng làm giảm

cholesterol của EPS được sản xuất bởi L. plantarum [77]. Một số giả thuyết về cơ