Crioresistenza di Lactobacillus delbrueckii

Microscopio

La criotolleranza di Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus è bassa durante la liofilizzazione. Molti fattori influenzano la crioresistenza di questi batteri, quali la composizione dell’agente crioprotettivo, la tecnologia di liofilizzazione impiegata e le caratteristiche intrinseche dei batteri. In questo studio, è stata analizzata la tecnologia di fermentazione e altri trattamenti di precondizionamento di cellule al fine di migliorare la crioresistenza dei ceppi di Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus durante la liofilizzazione. L’aggiunta di estratto di lievito nel mezzo di propagazione esercitava un effetto negativo sulla criotolleranza di questi batteri e ne riduceva la sopravvivenza durante la liofilizzazione.

La conta delle cellule liofilizzate da terreno contenente un’alta percentuale (4%) di estratto di lievito era appena 4,1 × 109 ufc/g, indicando un tasso di mortalità dell’88%, rispetto al terreno di coltura senza estratto di lievito, in cui la percentuale di mortalità era minore del 45%. Quando Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus ND02 veniva fatto propagare in terreno de Man, Rogosa e Sharpe privo di estratto di lievito a pH 5,1, le cellule sopravvivevano più a lungo dopo liofilizzazione. Le conte vitali delle cellule liofilizzate di ceppo ND02 coltivate a pH 5,1 potevano raggiungere 1×1011 ufc/g e la sopravvivenza dopo liofilizzazione era del 68,3%, mentre a pH 5,7 la sopravvivenza era 51,2%.

Sono stati valutati anche diversi pretrattamenti delle cellule analizzandone gli effetti sull’espressione di geni indotti da stress termico da caldo (heat-shock) e da freddo (cold shock): sono così stati definiti due pretrattamenti che aumentavano sopravvivenza batterica dopo liofilizzazione. Le condizioni di fermentazione e il pretrattamento della miscela cellule-agente crioprotettivo a 10°C per 2 ore o a 37°C per 30 minuti miglioravano la crioresistenza di 4 ceppi di Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus a vari livelli. Le cellule di IMAU20269 e IMAU20291 pretrattate aumentavano la sopravvivenza del 16% e 16,8%, rispettivamente, dopo liofilizzazione.

L’espressione di geni heat-shock e cold shock per ceppi pretrattati ND02, IMAU80423, IMAU20269 e IMAU20291 è stata analizzata mediante PCR quantitativa. In base all’espressione di 2 geni cold shock (cspA e cspB) e 6 geni heat shock (groES, hsp, hsp20, hsp40, hsp60 e hsp70), il ceppo ND02 era quello con la maggiore quantità relativa di espressione genica e la più alta resistenza allo stress da freddo indotto dalla liofilizzazione.

Bibliografia

Yuyu Shao et al. Key Laboratory of Dairy Biotechnology and Engineering, Inner Mongolia Agricultural University (Cina); J Dairy Sci. Gennaio 2014. doi: 10.3168/jds.2013-7536.

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