LACTIC ACID BACTERIA ENZYMES: CHARACTERISTICS, CLASSIFICATION AND BIOTECHNOLOGICAL SIGNIFICANCE

K.G. Garkava; О.І. Yalovenko; O.P. Rudnytska

doi:10.32402/

Автор(и)

К.Г. Гаркава Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ, Україна Автор
О.І. Яловенко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ, Україна Автор
О.П. Рудницька Державна установа «Інститут громадського здоров’я ім. О.М. Марзєєва Національної академії медичних наук України», м. Київ, Україна Автор

DOI:

https://doi.org/10.32402/

Ключові слова:

молочнокислі бактерії, ферментативна активність, протеолітичні ферменти, харчова біотехнологія.

Анотація

МЕТА. Узагальнити сучасні дані щодо класифікації, характеристик і біотехнологічного значення ферментних систем молочнокислих бактерій (МКБ).

МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ. Проведено наративний огляд наукової літератури, індексованої в базах даних PubMed/MEDLINE, Scopus та Web of Science, із застосуванням порівняльного та аналітичного підходів.

РЕЗУЛЬТАТИ. Проаналізовано основні ферментні системи МКБ, зокрема протеолітичні ферменти, глікозидгідролази, ліполітичні ферменти та ферменти синтезу екзополісахаридів. Особливу увагу приділено клітинно-зв’язаним протеїназам, внутрішньоклітинним пептидазам, β-галактозидазі, фосфокетолазі, глюкозилтрансферазам, естеразам і ліпазам. Охарактеризовано їхню роль у протеолізі, метаболізмі вуглеводів, формуванні смаку й аромату, гідролізі лактози та формуванні текстури ферментованих молочних і м’ясних продуктів. Розглянуто промислове значення ферментів LAB у виробництві сирів, йогурту, кефіру, заквасочного хліба, безлактозних продуктів, галактоолігосахаридів і декстрану.

ВИСНОВКИ. Ферментні системи LAB визначають технологічні та функціональні властивості ферментованих продуктів і є перспективними об’єктами сучасної харчової біотехнології.

Завантажити

Дані для завантаження поки недоступні.

Посилання

1. Holzapfel WH, Wood BJB. Lactic Acid Bacteria: Biodiversity and Taxonomy. Oxford: Wiley-Blackwell; 2014.

2. Carr FJ, Chill D, Maida N. The lactic acid bacteria: a literature survey. Crit Rev Microbiol. 2002;28(4):281–370.

doi: https://doi.org/10.1080/1040-840291046759

3. Ayivi RD, Ibrahim SA. Lactic acid bacteria: an essential probiotic and starter culture for the production of yoghurt. Int J Food Sci Technol. 2022;57(11):7008–25.

doi: https://doi.org/10.1111/ijfs.16076

4. Raj T, Chandrasekhar K, Kumar AN, Kim SH. Recent biotechnological trends in lactic acid bacterial fermentation for food processing industries. Syst Microbiol Biomanuf. 2022;2(1):14–40.

doi: https://doi.org/10.1007/s43393-021-00044-w

5. Kieliszek M, Pobiega K, Piwowarek K, Kot AM. Characteristics of the proteolytic enzymes produced by lactic acid bacteria. Molecules. 2021;26(7):1858.

doi: https://doi.org/10.3390/molecules26071858

6. Zheng J, Wittouck S, Salvetti E, Franz CMAP, Harris HMB, Mattarelli P et al. A taxonomic note on the genus Lactobacillus: description of 23 novel genera. Int J Syst Evol Microbiol. 2020;70:2782–858.

doi: https://doi.org/10.1099/ijsem.0.004107

7. Liu M, Nauta A, Francke C, Siezen RJ. Comparative genomics of enzymes in flavor-forming pathways from amino acids in lactic acid bacteria. BMC Genomics. 2010;11:36.

doi: https://doi.org/10.1186/1471-2164-11-36

8. Abdul Hakim BN, Ng JX, Oslan SNH. A comprehensive review of bioactive compounds from lactic acid bacteria. Foods. 2023;12(15):2850.

doi: https://doi.org/10.3390/foods12152850

9. Savijoki K, Ingmer H, Varmanen P. Proteolytic systems of lactic acid bacteria. Appl Microbiol Biotechnol. 2006;71:394–406.

doi: https://doi.org/10.1007/s00253-006-0427-1

10. Kunji ERS, Mierau I, Hagting A, Poolman B, Konings WN. The proteolytic systems of lactic acid bacteria. Antonie Van Leeuwenhoek. 1996;70:187–221.

doi: https://doi.org/10.1007/BF00395933

11. Ji D, Ma J, Xu M, Agyei D. Cell-envelope proteinases from lactic acid bacteria: Biochemical features and biotechnological applications. Compr Rev Food Sci Food Saf. 2021 Jan;20(1):369–400.

doi: https://doi.org/10.1111/1541-4337.12676

12. Poolman B, Kunji ER, Hagting A, Juillard V, Konings WN. The proteolytic pathway of Lactococcus lactis. Soc Appl Bacteriol Symp Ser. 1995;24:65S–75S

13. Khusniati T, Aditya AT, Choliq A, Sulistiani. Characterization and identification of the best screened indigenous lactic acid bacteria producing β-galactosidase. KnE Life Sci. 2015 Sep 20;2(1):439–45. Available from: https://kneopen.com/kne-life/article/view/189/

14. Ruiz-Ramírez S, Jiménez-Flores R. Invited review: Properties of β-galactosidases derived from Lactobacillaceae species and their capacity for galacto-oligosaccharide production. J Dairy Sci. 2023 Dec;106(12):8193–206.

doi: https://doi.org/10.3168/jds.2023-23392

15. Kolev P, Rocha-Mendoza D, Ruiz-Ramírez S, Ortega-Anaya J, Jiménez-Flores R, García-Cano I. Screening and characterization of β-galactosidase activity in lactic acid bacteria for the valorization of acid whey. JDS Commun. 2022;3(1):1–6.

doi: https://doi.org/10.3168/jdsc.2021-0145

16. Hayaloglu AA. Reference Module in Food Science. Elsevier; 2016. Cheese: Microbiology of Cheese.

doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-08-100596-5.00675-2

17. Monchois V, Willemot RM, Monsan P. Glucansucrases: mechanism of action and structure-function relationships. FEMS Microbiol Rev. 1999 Apr;23(2):131–51.

doi: https://doi.org/10.1111/j.1574-6976.1999.tb00394.x

18. Du R, Yu L, Sun M, Ye G, Yang Y, Zhou B, Qian Z, Ling H, Ge J. Characterization of Dextran Biosynthesized by Glucansucrase from Leuconostoc pseudomesenteroides and Their Potential Biotechnological Applications. Antioxidants. 2023;12(2):275.

doi: https://doi.org/10.3390/antiox12020275

19. Zarour K, Vieco N, Pérez-Ramos A, Nácher-Vázquez M, Mohedano ML, López P. Microbial Production of Food Ingredients and Additives. Elsevier; 2017. Food Ingredients Synthesized by Lactic Acid Bacteria; p. 89–124.

doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-12-811520-6.00004-0

20. Laranjo M, Potes ME, Elias M. Role of Starter Cultures on the Safety of Fermented Meat Products. Front Microbiol. 2019 Apr 26;10:853.

doi: https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.00853

21. Wang Y, Han J, Wang D, Gao F, Zhang K, Tian J, Jin Y. Research Update on the Impact of Lactic Acid Bacteria on the Substance Metabolism, Flavor, and Quality Characteristics of Fermented Meat Products. Foods. 2022 Jul 14;11(14):2090.

doi: https://doi.org/10.3390/foods11142090

22. Badel S, Bernardi T, Michaud P. New perspectives for Lactobacilli exopolysaccharides. Biotechnol Adv. 2011;29(1):54–66.

doi: https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2010.08.011.

23. Donkor ON, Henriksson A, Vasiljevic T, Shah NP. Effect of acidification on the activity of probiotics in yoghurt during cold storage. Int Dairy J. 2006;16(10):1181–9.

doi: https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2005.10.008

24. Liu X, Ma J, Fan G. Microbiological Safety and Quality of Fermented Products. Foods. 2023;12(11):2204.

doi: https://doi.org/10.3390/foods12112204

25. Nicosia FD, Pino A, Maciel GLR Sanfilippo RR, Caggia C, de Carvalho AF, Randazzo CL. Technological characterization of lactic acid bacteria strains for cheese manufacture. Foods. 2023;12(6):1154.

doi: https://doi.org/10.3390/foods12061154

26. Sieuwerts S. The Microbiology of Cocultured Lactic Acid Bacteria: Interactions, Population Dynamics and Metabolic Activities [PhD thesis]. Wageningen: Wageningen University; 2016.