Enterokoky

2.4.3.2 Hydrolytické aktivity enterokoků

Enterokoky produkují tři typy enzymů, které přispívají k jejich oportunní patogenitě: hyaluronidázu, želatinázu a serinovou proteázu. Hyaluronidáza, kódovaná chromozomálním genem hyl, rozkládá hlavní složku extracelulární matrix hostitelských buněk, kyselinu hyaluronovou, čímž usnadňuje invazi do tkání a šíření toxinů .

Gelatináza, kódovaná chromozomálním genem gelE, je zinková metaloproteáza aktivní na želatinu, ale také na kolagen, kasein, hemoglobin, β-inzulin a další biologicky aktivní peptidy . Tento enzym také přispívá k procesu tvorby biofilmu, který může usnadňovat kolonizaci tkání a perzistenci v místech infekce , . Serinová proteáza, kódovaná genem sprE, který se nachází před genem gelE a je s ním ko-transkribován, se rovněž podílí na patogenezi rozkladem tkání hostitele .

Enterokoky přispívají k rozvoji chuti sýrů během zrání díky své proteolytické a lipolytické aktivitě a schopnosti produkovat těkavé nebo mastné kyseliny s dlouhým řetězcem, diacetyl, acetoin a další těkavé sloučeniny . Podle , E. faecium se podílí na vývoji chuti, vůně, barvy a textury. Přispívá tedy k celkovému senzorickému profilu některých sýrů. Díky těmto vlastnostem je také oblíbenou flórou pro jiné fermentované výrobky, jako je zelenina nebo maso .

Zatímco proteolytické aktivity bakterií mléčného kvašení jsou v literatuře o fermentovaných výrobcích dobře popsány, aktivity enterokoků jsou méně známé . V mléčných výrobcích jsou spíše nízké, s výjimkou některých kmenů E. faecalis . Podle , v rámci tohoto rodu závisí úroveň proteolytické aktivity na druhu a na kmeni uvnitř téhož druhu. Nejlépe popsané proteázy jsou schopny hydrolyzovat kasein, ale také β-laktoglobulin a α-laktalbumin . Mnohé studie ukazují, že sýry vyrobené z mléka inokulovaného E. faecalis mají vyšší proteolytickou aktivitu než sýry vyrobené bez těchto enzymů. Práce o růstu 24 kmenů E. faecium a 60 kmenů E. faecalis v odstředěném mléce při 37 °C ukazují, že proteolytické aktivity E. faecalis jsou mnohem vyšší než aktivity E. faecium. Tyto výsledky jsou potvrzeny i v mléčných výrobcích a na enterokocích izolovaných z pasterizovaných tekutých plných vajec a zodpovědných za jejich kažení.

Následná degradace aminokyselin je považována za faktor, který má zásadní vliv na vývoj aroma sýrů. Proteolytická činnost může být také zodpovědná za tvorbu biogenních aminů enterokoky z jimi (nebo jinými druhy bakterií) uvolněných aminokyselin . Obrázek 2.6 ukazuje různé biogenní aminy potenciálně vznikající ve zkažených potravinách.

Obrázek 2.6. Tvorba biogenních aminů v matricích potravin v reakci na mikrobiologické metabolické aktivity. Šedé šipky znázorňují dekarboxylační reakce vedoucí přímo ke vzniku biogenních aminů, tečkované čáry označují biogenní aminy vznikající metabolickými cestami, které se liší od jednostupňových dekarboxylačních reakcí.

(Obrázek převzat z , upraveno podle )

Histamin, tyramin, fenyletylamin a kadaverin se vyrábějí jednostupňovou dekarboxylační reakcí z příslušných prekurzorů histidinu, tyrosinu, fenylalaninu a lysinu. Produkce těchto biogenních aminů a jejich následné vylučování vyžaduje (1) aktivní transportní systémy prekurzorových aminokyselin, (2) dekarboxylace a (3) systémy vylučování aminů, které jsou výsledkem těchto dekarboxylací. Transport obvykle zahrnuje protein, který vyměňuje prekurzorovou aminokyselinu za amin vzniklý její dekarboxylací. Po vstupu do buňky prochází aminokyselina dekarboxylací katalyzovanou specifickou dekarboxylasou (karboxy-lyasy EC 4.1.1.1.) za přítomnosti pyridoxalfosfátu. Nejvíce studovanými dekarboxylasami jsou histidin dekarboxylasa (HDC), tyrosin dekarboxylasa (TDC) a lysin dekarboxylasa (LDC), které jsou kódovány geny hdcA, tdcA a cadA. Později jsou uspořádány do operonů s dalšími geny, které se podílejí na dalších fázích procesu výroby biogenních aminů, jako je transport a zrání. O specifičnosti těchto dekarboxyláz se dlouho diskutovalo a nyní je již dobře známo, že jedna dekarboxyláza může dekarboxylovat několik substrátů. Například Enterococcus TDC může dekarboxylovat fenylalanin a tyrosin za vzniku fenyletylaminu a tyraminu . Putrescin, agmatin, spermidin a spermin jsou syntetizovány různými cestami katalyzovanými skupinami genů, které mohou být specifické pro daný druh nebo kmen, protože jsou potenciálně získány horizontálním přenosem .

Popisuje se, že enterokoky jsou schopny vyvolat dekarboxylázové aktivity odpovědné za produkci biogenních aminů ve fermentovaných potravinách. Dokonce se uznává, že mají nejsilnější tyrosinovou a fenylalaninovou dekarboxylázovou aktivitu v bakteriálním světě . Bakterie mléčného kvašení v endogenní flóře fermentovaného masa, jako jsou uzeniny, jsou uznávány jako hlavní producenti tyraminu . Sýry a některé masné výrobky mohou být vhodnými substráty pro produkci 2-fenylethylaminu, tyraminu, histidinu nebo jiných aminů. Tyto kmeny proto obsahují geny nebo operony kódující dekarboxylázy nebo jiné enzymy podílející se na syntéze biogenních aminů nebo na jejich katabolismu . U produktů z mořských plodů se syntéza biogenních aminů enterokokům nepřisuzuje . Zatímco bakterie odolné vůči teplu, jako jsou enterokoky, které jsou hlavními bakteriemi podílejícími se na produkci biogenních aminů v mléčných výrobcích , jsou pasterizací eliminovány pouze částečně, tepelné zpracování snižuje hladinu biogenních aminů. Tento jev může být způsoben snížením úrovně kontaminace potraviny a/nebo skutečností, že základní dekarboxylační kofaktor byl pasterizací denaturován .

Ačkoli bakterie mléčného kvašení nejsou příliš aktivní vůči lipidům, je známo, že se podílejí na ochucování sýrů, a to buď přeměnou mastných kyselin s krátkým řetězcem na ketony nebo methylované laktony, nebo tvorbou aldehydů vznikajících oxidací nenasycených mastných kyselin a zodpovědných za vznik žluklých pachů a chutí, a to buď solvací aromatických sloučenin vznikajících z lipidů, ale také z bílkovin a laktózy . Podle , a , mají enterokoky esterázovou aktivitu, která je často silnější než u jiných bakterií mléčného kvašení. Mezi enterokoky jsou tyto aktivity také různé a výzkumy podle ukazují, že jsou silnější u E. faecalis než u E. faecium. Jiné studie ukazují, že lipolytická aktivita enterokoků se liší nikoli podle druhu, ale podle typu sýra, z něhož kmen pochází .

Již v roce 1965 ukázaly esterázové aktivity vyjádřené kmeny E. faecalis a E. faecium. ukazuje, že enterokoky byly aktivnější na triglyceridy než kmeny Streptococcus a že rychlost hydrolýzy klesala s rostoucí délkou uhlíkového řetězce uvolněných mastných kyselin (tripropionin > tributyrin > trikaprin > trikaprin). Zdůrazňují nedostatečnou aktivitu na triolein. ukazují, že enterokoky vykazují nízkou lipolytickou aktivitu, pokud jsou umístěny v růstovém médiu obsahujícím plnotučné mléko. Práce ukazuje, že hydrolýza tributyrinu exprimovaná E. faecium a E. faecal je izolována ze sýrů, přesto tyto kmeny nejsou aktivní na mléčné lipidy. ukazují, že lipáza E. faecalisje také aktivnější na tributyrin než na trikaproin, trikaprilin atriolein. Nicméně podle , schopnost enterokoků hydrolyzovat mléčné lipidy je u jednotlivých kmenů velmi variabilní. Některé kmeny nevykazují žádnou lipolytickou aktivitu, zatímco jiné vykazují vysokou aktivitu na široké škále mastných kyselin. Práce , provedené na syntetických substrátech (4-nitrofenyl-acyly), ukazují aktivitu E. faecium na mastných kyselinách s délkou řetězce mezi 2 a 18 uhlíky. V následných studiích ti samí autoři ukazují, že intracelulární esteráza E. faecium vyvíjí in vitro aktivitu na 4-nitrofenyl-acyly s délkou řetězce mezi 2 a 12 uhlíky, s optimem v přítomnosti 4-nitrofenyl-butyrátu (C2). Práce ukazují, že většina testovaných kmenů enterokoků (90 %, N = 129) je schopna hydrolyzovat homogenní triglyceridy nesoucí mastné kyseliny s délkou řetězce mezi 4 a 18 uhlíky, přičemž aktivita klesá s rostoucí délkou uhlíkového řetězce. Všechny kmeny testované v téže studii (100 %) vykazují aktivitu na syntetických substrátech od 4-nitrofenylacetátu (C2) po 4-nitrofenylstearát (C18), přičemž aktivita se rovněž snižuje s rostoucí délkou uhlíkového řetězce mastné kyseliny.

Mezi několika málo publikovanými studiemi o hydrolytických aktivitách, které se mohou podílet na kažení vaječných výrobků, jsou ty, které ukazují lipolytické aktivity vyjádřené kmeny E. faecium a zejména E. faecalis izolovanými ze zkažených pasterovaných tekutých celých vaječných výrobků. Práce odhalily, že lipázové aktivity byly zjištěny také u poloviny kmenů Enterococcus získaných z průmyslově vyráběných vaječných bílků a testovaných na jejich schopnost kazit jednu z hlavních složek dezertů z plovoucích ostrovů, pudinkový krém

.