ارزیابی فعالیت ضدمیکروبی و ضدبیوفیلمی گونه‌های لاکتوباسیلوس جداشده از کفیر علیه باکتری‌های بیماری‌زای غذایی استافیلوکوکوس اورئوس و سالمونلا انتریکا سرووار تیفی‌موریوم
محورهای موضوعی : نگهدارنده های طبیعی و شیمیایی در صنعت غذا و کشاورزیمریم قانع 1 * , پریسا عطاالهی اشکور 2 , اشکان کاظمی 3
1 - گروه زیست شناسی، واحد اسلامشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اسلامشهر، ایران
2 - بخش تحقیق و توسعه، شرکت دانش پژوهان زیست یار، تهران، ایران
3 - بخش تحقیق و توسعه، شرکت دانش پژوهان زیست یار، تهران، ایران
کلید واژه: لاکتوباسیلوس, کفیر, استافیلوکوکوس اورئوس, سالمونلا تیفی‌موریوم, ضدبیوفیلم, ضدباکتریایی,
چکیده مقاله :
کفیر به‌عنوان یک فرآورده تخمیری لبنی، دارای میکروارگانیسم‌های پروبیوتیک متنوعی ازجمله گونه‌های لاکتوباسیلوس است که پتانسیل بالایی در مقابله با عوامل بیماری‌زای غذایی دارند. هدف از این مطالعه، جداسازی و شناسایی گونه‌های لاکتوباسیلوس از کفیر و بررسی فعالیت ضدباکتریایی و ضدبیوفیلم آن‌ها علیه باکتری‌های استافیلوکوکوس اورئوس و سالمونلا انتریکا سرووار تیفی‌موریوم (سالمونلا تیفی‌موریوم) بود. جدایه‌های لاکتوباسیلوس از نمونه‌های کفیر جداسازی شدند و شناسایی آن‌ها با استفاده از روش‌های میکروبیولوژیک و شناسایی مولکولی بر اساس توالی‌یابی ژن 16 SrRNA انجام شد. فعالیت ضدباکتریایی جدایه‌ها با استفاده از روش انتشار در چاهک مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین برای بررسی توانایی مهار بیوفیلم،
از آزمون رنگ‌آمیزی کریستال ویوله استفاده گردید .نتایج شناسایی مولکولی نشان داد که جدایه‌ها به گونه‌های لاکتوباسیلوس رامنوسوس و لاکتوباسیلوس پاراکازئی تعلق دارند. در آزمون ضدباکتریایی، جدایه‌ها میانگین قطر هاله عدم رشد برابر با ۸/۱±۲/۱۴ میلی‌متر علیه استافیلوکوکوس اورئوس و ۱/۲±۶/۱۲ میلی‌متر علیه سالمونلا تیفی‌موریوم ایجاد کردند. در بررسی مهار تشکیل بیوفیلم، حداکثر درصد مهار به ترتیب برای استافیلوکوکوس اورئوس و سالمونلا تیفی‌موریوم برابر با %۶۸ و ۶۱% بود. یافته‌ها نشان داد که برخی از جدایه‌های لاکتوباسیلوس دارای اثر مهارکنندگی قابل‌توجهی بر رشد و تشکیل بیوفیلم این باکتری‌های بیماری‌زا بودند. بر این اساس، گونه‌های بومی لاکتوباسیلوس موجود در کفیر می‌توانند به‌عنوان عوامل زیستی مؤثر در کنترل آلودگی‌های غذایی مطرح شوند.
Kefir, as a fermented dairy product, contains a variety of probiotic microorganisms, including Lactobacillus species, which have high potential in combating foodborne pathogens. The aim of this study was to isolate and identify Lactobacillus species from kefir and to evaluate their antibacterial and anti-biofilm activities against Staphylococcus aureus and Salmonella enterica serovar Typhimurium (Salmonella Typhimurium). Lactobacillus isolates were obtained from kefir samples and identified using microbiological methods and molecular identification based on 16S rRNA gene sequencing. The antibacterial activity of the isolates was assessed using the well diffusion method. In addition, the ability to inhibit biofilm formation was evaluated using the crystal violet staining assay. Molecular identification results revealed that the isolates belonged to Lactobacillus rhamnosus and Lactobacillus paracasei. In the antibacterial assay, the isolates produced average inhibition zone diameters of 14.2 ± 1.8 mm against Staphylococcus aureus and 12.6 ± 2.1 mm against Salmonella Typhimurium. In the biofilm inhibition assay, the maximum inhibition percentages were 68% for S. aureus and 61% for S. Typhimurium. These findings indicated that some Lactobacillus isolates had significant inhibitory effects on the growth and biofilm formation of these pathogenic bacteria. Accordingly, native Lactobacillus species found in kefir may be considered effective biocontrol agents for managing foodborne contamination.
1. Bourrie BC, Willing BP, Cotter PD. The microbiota and health promoting characteristics of the fermented beverage kefir. Frontiers in Microbiology. 2016;7:196946.
2. Leite AMdO, Miguel MAL, Peixoto RS, Rosado AS, Silva JT, Paschoalin VMF. Microbiological, technological and therapeutic properties of kefir: a natural probiotic beverage. Brazilian Journal of Microbiology. 2013;44:341-9.
3. Ouwehand AC, Salminen S, Isolauri E, editors. Probiotics: an overview of beneficial effects. Lactic Acid Bacteria: Genetics, Metabolism and Applications: Proceedings of the seventh Symposium on lactic acid bacteria: genetics, metabolism and applications, 1–5 September 2002, Egmond aan Zee, the Netherlands; 2002: Springer.
4. Flemming HC, Wingender J, Szewzyk U, Steinberg P, Rice SA, Kjelleberg S. Biofilms: an emergent form of bacterial life. Nature Reviews Microbiology. 2016;14(9):563-75.
5. Khaneghah AM, Abhari K, Eş I, Soares MB, Oliveira RB, Hosseini H, Rezaei M, Balthazar CF, Silva R, Cruz AG, Ranadheera CS. Interactions between probiotics and pathogenic microorganisms in hosts and foods: A review. Trends in Food Science & Technology. 2020;95:205-18.
6. Kadariya J, Smith TC, Thapaliya D. Staphylococcus aureus and staphylococcal food‐borne disease: an ongoing challenge in public health. BioMed research international. 2014;2014(1):827965.
7. Tong SY, Davis JS, Eichenberger E, Holland TL, Fowler Jr VG. Staphylococcus aureus infections: epidemiology, pathophysiology, clinical manifestations, and management. Clinical Microbiology Reviews. 2015;28(3):603-61.
8. Hur J, Jawale C, Lee JH. Antimicrobial resistance of Salmonella isolated from food animals: A review. Food Research International. 2012;45(2):819-30.
9. Steenackers H, Hermans K, Vanderleyden J, De Keersmaecker SC. Salmonella biofilms: an overview on occurrence, structure, regulation and eradication. Food Research International. 2012;45(2):502-31.
10. Ghane M, Babaeekhou L, Ketabi SS. Antibiofilm activity of kefir probiotic lactobacilli against uropathogenic Escherichia coli (UPEC). Avicenna Journal of Medical Biotechnology. 2020;12(4):221.
11. Ghane M, Babaeekhou L, Najafabadi BM, Mirmostafa MS. Lactic acid bacteria from kefir grains: Potential probiotics with antagonistic activity against multidrug resistant Gram-negative bacteria. Malays. Journal of Microbiology. 2021;17(4):414-23.
12. Lee JE, Lee NK, Paik HD. Antimicrobial and anti-biofilm effects of probiotic Lactobacillus plantarum KU200656 isolated from kimchi. Food science and biotechnology. 2021;30(1):97-106.
13. Leite AM, Miguel MA, Peixoto RS, Ruas-Madiedo P, Paschoalin VM, Mayo B, Delgado S. Probiotic potential of selected lactic acid bacteria strains isolated from Brazilian kefir grains. Journal of dairy science. 2015;98(6):3622-32.
14. Tamura K, Nei M, Kumar S. Prospects for inferring very large phylogenies by using the neighbor-joining method. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2004; (30):11030-5.
15. Ricciardi A, Parente E, Piraino P, Paraggio M, Romano P. Phenotypic characterization of lactic acid bacteria from sourdoughs for Altamura bread produced in Apulia (Southern Italy). International Journal of Food Microbiology. 2005;98(1):63-72.
16. Bengoa AA, Dardis C, Garrote GL, Abraham AG. Health-promoting properties of Lacticaseibacillus paracasei: A focus on kefir isolates and exopolysaccharide-producing strains. Foods. 2021;10(10):2239.
17. Talib N, Mohamad NE, Yeap SK, Hussin Y, Aziz MN, Masarudin MJ, Sharifuddin SA, Hui YW, Ho CL, Alitheen NB. Isolation and characterization of Lactobacillus spp. from kefir samples in Malaysia. Molecules. 2019;24(14):2606.
18. Georgalaki M, Zoumpopoulou G, Anastasiou R, Kazou M, Tsakalidou E. Lactobacillus kefiranofaciens: From isolation and taxonomy to probiotic properties and applications. Microorganisms. 2021;9(10):2158.
19. Hussein AO, Khalil K, Zaini NAM, Al Atya AK, Aqma WS. Antimicrobial activity of Lactobacillus spp. isolated from fermented foods and their inhibitory effect against foodborne pathogens. PeerJ. 2025;13:e18541.
20. Fan B, Blom J, Klenk H-P, Borriss R. Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus velezensis, and Bacillus siamensis form an “operational group B. amyloliquefaciens” within the B. subtilis species complex. Frontiers in Microbiology. 2017;8:22.
21. Yerlikaya O, Saygili D, Akpinar A. Evaluation of antimicrobial activity and antibiotic susceptibility profiles of Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus and Streptococcus thermophilus strains isolated from commercial yoghurt starter cultures. Food Science and Technology. 2020;41(2):418-25.
22. Yazgan H, Kuley E, Güven Gökmen T, Regenstein JM, Özogul F. The antimicrobial properties and biogenic amine production of lactic acid bacteria isolated from various fermented food products. Journal of Food Processing and Preservation. 2021;45(1):e15085.
23. Reis J, Paula A, Casarotti S, Penna A. Lactic acid bacteria antimicrobial compounds: characteristics and applications. Food Engineering Reviews. 2012;4:124-40.
24. Gudiña EJ, Rocha V, Teixeira JA, Rodrigues LR. Antimicrobial and antiadhesive properties of a biosurfactant isolated from Lactobacillus paracasei ssp. paracasei A20. Letters in Applied Microbiology. 2010;50(4):419-24.
25. Peng S, Song J, Zeng W, Wang H, Zhang Y, Xin J, Suo H. A broad-spectrum novel bacteriocin produced by. Lactobacillus plantarum. 2021:21-2.
26. Lagrafeuille R, Miquel S, Balestrino D, Vareille-Delarbre M, Chain F, Langella P, Forestier C. Opposing effect of Lactobacillus on in vitro Klebsiella pneumoniae in biofilm and in an in vivo intestinal colonisation model. Beneficial Microbes. 2018;9(1):87-100.