Enterococi

2.4.3.2 Activități hidrolitice ale enterococii

Se știe că enterococii produc trei tipuri de enzime care contribuie la patogenitatea lor oportunistă: hialuronidaza, gelatinaza și serin-proteza . Hialuronidaza, codificată de gena cromozomială hyl, degradează principalul constituent al matricei extracelulare a celulelor gazdă, acidul hialuronic, facilitând invazia tisulară și răspândirea toxinelor .

Gelatinaza, codificată de gena cromozomială gelE, este o metaloprotează de zinc activă pe gelatină, dar și pe colagen, cazeină, hemoglobină, β-insulină și alte peptide biologic active . Această enzimă contribuie, de asemenea, la procesul de formare a biofilmului, care poate facilita colonizarea țesuturilor și persistența la locurile de infecție , . Proteinaza serinică, codificată de gena sprE, situată în amonte de gelE și co-transcrisă cu aceasta din urmă, participă, de asemenea, la patogeneză prin degradarea țesuturilor gazdei .

Enterococii contribuie la dezvoltarea aromei brânzei în timpul maturării datorită activităților lor proteolitice și lipolitice și a capacității lor de a produce acizi grași volatili sau cu lanț lung, diacetil, acetoină și alți compuși volatili . Conform , E. faecium este implicat în dezvoltarea gustului, aromei, culorii și texturii. Prin urmare, acesta contribuie la profilul senzorial general al anumitor brânzeturi. Aceste calități o fac, de asemenea, o floră de alegere pentru alte produse fermentate, cum ar fi legumele sau cărnurile .

În timp ce activitățile proteolitice ale bacteriilor lactice sunt bine descrise în literatura de specialitate privind produsele fermentate, cele ale enterococilor sunt mai puțin cunoscute . Ele sunt destul de scăzute în produsele lactate, cu excepția unor tulpini de E. faecalis . Conform , în cadrul acestui gen, nivelul activității proteolitice depinde de specie și de tulpina din cadrul aceleiași specii. Cele mai bine descrise proteaze sunt capabile să hidrolizeze cazeina, dar și β-lactoglobulina și α-lactalbumina . Numeroase studii arată că brânzeturile produse din lapte inoculat cu E. faecalis au activități proteolitice mai mari decât brânzeturile produse fără aceste enzime. Lucrările efectuate pe baza creșterii a 24 de tulpini de E. faecium și a 60 de tulpini de E. faecalis în lapte degresat la 37°C arată că activitățile proteolitice ale E. faecalis sunt mult superioare celor ale E. faecium. Aceste rezultate sunt confirmate de și de în produsele lactate și de pe enterococi izolați din ouă întregi lichide pasteurizate și responsabili de alterarea acestora.

Dezgradarea ulterioară a aminoacizilor este considerată a avea un impact major asupra dezvoltării aromei brânzeturilor. Activitățile proteolitice pot fi, de asemenea, responsabile pentru formarea de amine biogene de către enterococi din aminoacizii pe care aceștia (sau alte tipuri de bacterii) i-au eliberat . Figura 2.6 prezintă diferitele amine biogene potențial formate în alimentele care se strică.

Figura 2.6. Formarea de amine biogene în matrici alimentare ca răspuns la activitățile metabolice microbiologice. Săgețile gri reprezintă reacțiile de decarboxilare care conduc direct la formarea de amine biogene, iar liniile punctate indică aminele biogene produse prin intermediul căilor metabolice care diferă de reacțiile de decarboxilare într-o singură etapă.

(Figura preluată din , adaptată după )

Histamina, tiramina, feniletilamina și cadaverina sunt produse printr-o reacție de decarboxilare într-o singură etapă din precursorii lor respectivi, histidina, tirozina, fenilalanina și lizina. Producerea acestor amine biogene, urmată de secreția lor, necesită (1) sisteme de transport activ al aminoacizilor precursori, (2) decarboxilări și (3) sisteme de excreție a aminei rezultate din aceste decarboxilări. Transportul implică, în general, o proteină care schimbă aminoacidul precursor cu amina rezultată în urma decarboxilării sale. Odată ajuns în celulă, aminoacidul suferă o decarboxilare catalizată de o decarboxilază specifică (carboxilaze EC 4.1.1.1.1.) în prezența fosfatului de piridoxal. Cele mai studiate decarboxilaze sunt histidină decarboxilază (HDC), tirozină decarboxilază (TDC) și lizină decarboxilază (LDC), codificate de genele hdcA, tdcA și, respectiv, cadA. Ulterior, acestea sunt organizate în operoni cu alte gene implicate în alte etape ale procesului de producere a aminelor biogene, cum ar fi transportul și maturarea. Specificitatea acestor decarboxilaze a fost îndelung dezbătută și în prezent este bine stabilit faptul că o decarboxilază poate decarboxila mai multe substraturi. De exemplu, Enterococcus TDC poate decarboxila fenilalanina și tirozina pentru a produce feniletilamină și, respectiv, tiramină . Putrezina, agmatina, spermidina și spermina sunt sintetizate prin diferite căi catalizate de grupuri de gene care pot fi specifice speciei sau tulpinii, deoarece sunt potențial dobândite prin transfer orizontal .

Se descrie că enterococii sunt capabili să provoace activități de decarboxilază responsabile de producerea de amine biogene în alimentele fermentate. Ei sunt chiar recunoscuți ca având cele mai puternice activități de decarboxilază a tirozinei și fenilalaninei din lumea bacteriană . Bacteriile lactice din flora endogenă a cărnurilor fermentate, cum ar fi cârnații, sunt recunoscute ca fiind principalii producători de tiramină . Brânzeturile și unele produse din carne pot fi substraturi adecvate pentru producerea de 2-feniletilamină, tiramină, histidină sau alte amine. Prin urmare, aceste tulpini adăpostesc gene sau operoni care codifică decarboxilaza sau alte enzime implicate în sinteza aminelor biogene sau în catabolismul acestora . În cazul produselor din fructe de mare, sinteza aminelor biogene nu este atribuită enterococii . În timp ce bacteriile rezistente la căldură, cum ar fi enterococii, care sunt principalele bacterii implicate în producerea de amine biogene în produsele lactate , sunt eliminate doar parțial prin pasteurizare, tratamentul termic reduce nivelul de amine biogene. Acest fenomen se poate datora scăderii nivelului de contaminare a alimentelor și/sau faptului că un cofactor esențial de decarboxilare a fost denaturat prin pasteurizare .

Deși bacteriile lactice nu sunt foarte active față de lipide, se știe că ele participă la aromatizarea brânzeturilor, fie prin transformarea acizilor grași cu lanț scurt în cetone sau lactone metilate, fie prin formarea de aldehide rezultate din oxidarea acizilor grași nesaturați și responsabile de apariția mirosurilor și gusturilor râncede, fie prin solvatarea compușilor aromatici produși din lipide, dar și din proteine și lactoză . Potrivit lui , și , enterococii au activități esterazice care sunt adesea mai puternice decât alte bacterii lactice. Printre enterococi, aceste activități sunt, de asemenea, variabile, iar cercetările efectuate de arată că acestea sunt mai puternice la E. faecalis decât la E. faecium. Alte studii arată că activitatea lipolitică a enterocociilor variază nu în funcție de specie, ci de tipul de brânză din care provine tulpina .

Încă din 1965, a arătat activități esterazice exprimate de tulpini de E. faecalis și E. faecium. arată că enterococii erau mai activi pe trigliceride decât tulpinile de Streptococcus și că ratele de hidroliză scădeau odată cu creșterea lungimii lanțului de carbon al acizilor grași eliberați (tripropionină > tributirină > tricaprin > tricaprilină). Ei evidențiază lipsa de activitate asupra trioleinei. arată că enterococii prezintă o activitate lipolitică scăzută atunci când sunt plasați într-un mediu de creștere care conține lapte integral. Lucrările arată că hidroliza tributirinei exprimată de E. faecium și E. faecium este izolată din brânză, dar aceste tulpini nu sunt active pe lipidele din lapte. arată că o lipază a E. faecalis este, de asemenea, mai activă pe tributirină decât pe tricaproină, tricaprilină șitrioleină. Cu toate acestea, conform , capacitatea enterococilor de a hidroliza lipidele din lapte este foarte variabilă de la o tulpină la alta. Unele tulpini nu prezintă nicio activitate lipolitică, în timp ce altele prezintă o activitate ridicată pe o gamă largă de acizi grași. Lucrările efectuate de , efectuate pe substraturi sintetice (4-nitrofenil-acetiluri), arată activitatea E. faecium asupra acizilor grași a căror lungime a lanțului este cuprinsă între 2 și 18 atomi de carbon. În studii ulterioare, aceiași autori arată că o esterază intracelulară a E. faecium dezvoltă, in vitro, o activitate asupra 4-nitrofenil acizilor cu lungimea catenei cuprinsă între 2 și 12 atomi de carbon, cu un optim în prezența 4-nitrofenil-butiratului (C2) . Lucrările arată că majoritatea tulpinilor de enterococi testate (90%, N = 129), sunt capabile să hidrolizeze trigliceridele omogene purtând acizi grași cu o lungime de catenă cuprinsă între 4 și 18 atomi de carbon, activitatea scăzând odată cu creșterea lungimii catenei de carbon. Toate tulpinile testate (100%) în cadrul aceluiași studiu prezintă o activitate pe substraturile sintetice, de la 4-nitrofenilacetat (C2) la 4-nitrofenilstearat (C18), activitatea fiind, de asemenea, redusă prin creșterea lungimii lanțului de carbon al acizilor grași.

Printre puținele studii publicate privind activitățile hidrolitice care pot fi implicate în alterarea produselor din ouă se numără cele care arată activități lipolitice exprimate de tulpinile E. faecium și în special E. faecalis izolate din produse din ouă întregi lichide pasteurizate stricate. Lucrările relevă faptul că activitățile lipazice sunt, de asemenea, detectate pentru jumătate din tulpinile de Enterococcus derivate din albușuri de ouă industriale și testate pentru capacitatea lor de a deteriora unul dintre principalele componente ale deserturilor din insulele plutitoare, crema de cremă de ouă.

.