Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
การลดคอเลสเตอรอลและคุณสมบัติโพรไบโอติกของแบคทีเรียกรดแลคติกที่คัดเลือกได้
Year (A.D.)
2021
Document Type
Thesis
First Advisor
Somboon Tanasupawat
Second Advisor
Wonnop Visessanguan
Faculty/College
Faculty of Pharmaceutical Sciences (คณะเภสัชศาสตร์)
Department (if any)
Department of Food and Pharmaceutical chemistry (ภาควิชาอาหารและเภสัชเคมี)
Degree Name
Doctor of Philosophy
Degree Level
Doctoral Degree
Degree Discipline
Pharmaceutical Chemistry and Natural Products
DOI
10.58837/CHULA.THE.2021.300
Abstract
Ninety strains of lactic acid bacteria (LAB) isolated from fermented foods and bark of Tamarindus indica were screening cholesterol-lowering effects, selected and identified based on the phenotypic, chemotaxonomic characteristics and 16S rRNA gene sequence analysis. They were identified as Companilactobacillus farciminis (5 strains), C. formosensis (10 strains), C. futsaii (6 strains), C. pabuli (4 strains), Enterococcus thailandicus (2 strains), Lactiplantibacillus argentoratensis (3 strains), Lactiplantibacillus pentosus (10 strains), Lactiplantibacillus plantarum subsp. plantarum (17 strains), Lactococcus lactis subsp. lactis (2 strains), Lentilactobacillus buchneri (8 strains), Limosilactobacillus fermentum (2 strains), P. pentosaceus (12 strains) and each of En. durans, En. hirae, En. lactis, Lacticaseibacillus paracasei subsp. tolerans, Lacticaseibacillus rhamnosus, Lactococcus lactis subsp. hordniae, Leuconostoc lactis and Pediococcus acidilactici. Strain BCM23-1T isolated from bark of Tamarindus indica was closely related to Terrilactibacillus laevilacticus NK26-11T (98.3 %). The draft genome of BCM23-1T was 3.24 Mb in size and contained 3088 coding sequences with an in silico DNA G+C content of 37.1 mol%. The values of ANIb, ANIm and digital DNA–DNA hybridization between strain BCM23-1T and T. laevilacticus NK26-11T were 89.9, 90.8 and 40.4 %, respectively. The results of phenotypic and chemotaxonomic, 16S rRNA gene sequence similarity, phylogenetic tree analysis and whole genome analyses support strain BCM23-1T as representing a novel species of Terrilactibacillus for which the name Terrilactibacillus tamarindi sp. nov. is proposed. Twelve selected strains exhibited bile salt hydrolase activity (BSH activity) and the ability of cholesterol assimilation. Strain L. plantarum LM14-2 showed the greatest cholesterol assimilation ability at 86.07%. From the investigation of fundamental probiotic properties, twelve selected strains could tolerate and survive in the simulated gastric condition for 3 hours and simulated small intestinal condition for 5 hours, and adhere to Caco-2 cells at 82.46 to 31.16%. In addition, all selected strains were evaluated other health-promoting effects. All selected strains showed immunomodulatory effects. Furthermore, only Lc. lactis subsp. lactis NH2-7C could synthesis bacteriocin containing anti-pathogenic activity. Based on the genomic data, bacteriocin NH2-7C was identified as nisin A. The bacteriocin NH2-7C was partially purified through hydrophobic interaction and cation exchange chromatography and characterized. The partially purified bacteriocin NH2-7C was stable at 100 ⸰C for 30 minutes and it showed antimicrobial activity at pH 2 to 7. The partially purified bacteriocin NH2-7C was sensitive to protease-K. Based on the genomic analysis, L. plantarum LM14-2 and Lc. lactis subsp. lactis NH2-7C were safe and they were predicted as non-human pathogen and contained probiogenomic characteristics.
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
แบคทีเรียกรดแลคติกทั้งหมด 90 สายพันธุ์ที่แยกได้จากอาหารหมักและเปลือกไม้ถูกคัดกรองฤทธิ์ในการลดคอเลสเตอรอล และพิสูจน์เอกลักษณ์โดยอาศัยลักษณะทางฟีโนไทป์ อนุกรมวิธานเคมี และการวิเคราะห์ลำดับเบสช่วงยีน 16S rRNA สามารถพิสูจน์เอกลักษณ์ได้เป็น Companilactobacillus farciminis (5 สายพันธุ์), C. formosensis (10 สายพันธุ์), C. futsaii (6 สายพันธุ์), C. pabuli (4 สายพันธุ์), Enterococcus thailandicus (2 สายพันธุ์), Lactiplantibacillus argentoratensis (3 สายพันธุ์), Lactiplantibacillus pentosus (10 สายพันธุ์), Lactiplantibacillus plantarum subsp. plantarum (17 สายพันธุ์), Lactococcus lactis subsp. lactis (2 สายพันธุ์), Lentilactobacillus buchneri (8 สายพันธุ์), Limosilactobacillus fermentum (2 สายพันธุ์), P. pentosaceus (12 สายพันธุ์) และแต่ละสายพันธุ์ของ En. durans, En. hirae, En. lactis, Lacticaseibacillus paracasei subsp. tolerans, Lacticaseibacillus rhamnosus, Lactococcus lactis subsp. hordniae, Leuconostoc lactis และ Pediococcus acidilactici สายพันธุ์ BCM23-1T ที่แยกได้จากเปลือกต้นมะขาม มีความใกล้เคียงกับ Terrilactibacillus laevilacticus NK26-11T (98.3 %) สายพันธุ์ BCM23-1T มีขนาดจีโนม 3.24 Mb ประกอบด้วย 3088 coding sequences (CDS) และมี in silico DNA G+C ร้อยละ 37.1 โมล เมื่อวิเคราะห์ค่าร้อยละเฉลี่ยความเหมือนนิวคลีโอไทด์ (ANI) ระหว่าง BCM23-1T และ NK26-11T พบว่า มี ค่า ANIb (89.9 %) และ ANIm (90.8 %) และมีค่าดิจิทัลดีเอ็นเอ-ดีเอ็นเอ ไฮบริไดเซชั่น (dDDH) ร้อยละ 40.4 จากข้อมูลของการศึกษาฟีไนทป์ อนุกรมวิธานเคมี การวิเคราะห์ร้อยละความเหมือนของยีน 16S rRNA การวิเคราะห์แผนภาพวิวัฒนาการ และการวิเคราะห์จากจีโนม บ่งชี้ว่าสายพันธุ์ BCM23-1T เป็นสปีชีส์ใหม่ในสกุล Terrilactibacillus จึงเสนอเป็นแบคทีเรียสปีชีส์ใหม่ชื่อว่า Terrilactibacillus tamarindi แบคทีเรียที่คัดเลือกได้ 12 สายพันธุ์มีฤทธิ์ผลิตเอนไซม์ไบลท์ซอลท์ไฮโดรเลส และความสามารถในการนำคอเรสเตอรอลไปใช้ พบว่า L. plantarum สายพันธุ์ LM14-2 มีความสามารถในการใช้คอเรสเตอรอลสูงสุดอยู่ที่ร้อยละ 86.07 เมื่อศึกษาคุณสมบัติพื้นฐานของการเป็นโพรไบโอติกของแบคทีเรียกรดแลคติกที่คัดเลือก 12 สายพันธุ์ พบว่าสามารถทนและอยู่รอดได้สภาวะกระเพาะจำลอง นาน 3 ชั่วโมง และลำไส้เล็กจำลอง นาน 5 ชั่วโมง และมีความสามารถยึดเกาะต่อเซลล์ Caco-2 อยู่ที่ร้อยละ 82.46 ถึง 31.16 นอกจากนี้เมื่อนำไปศึกษาความสามารถในการส่งเสริมสุขภาพด้านอื่นๆ พบว่า แบคทีเรียกรดแลคติกที่คัดเลือกได้มีความสามารถในการปรับระดับภูมิคุ้มกัน (IL-12, IFN-γ, hbD2, TNF-α, IL-6 และ NO) นอกจากนี้มีเพียง Lc. lactis subsp. lactis สายพันธุ์ NH2-7C สามารถผลิตแบคเทอริโอซินที่มีฤทธิ์ในการยับยั้งเชื้อก่อโรค การวิเคราะห์ด้วยข้อมูลจีโนมสามารถระบุได้ว่า แบคเทอริโอซินดังกล่าวคือ ไนซินเอ (nisin A) แบคเทอริโอซิน NH2-7C ถูกนำไปทำกึ่งบริสุทธิ์ผ่านเทคนิค hydrophobic interaction และ เทคนิต cation exchange โครมาโทกราฟี และนำมาศึกษาคุณลักษณะต่างๆ พบว่าแบคเทอริโอซินกึ่งบริสุทธิ์ NH2-7C สามารถทนได้ที่ความร้อน 100 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 30 นาที และแสดงฤทธิ์ต้านจุลชีพในสภาวะที่พีเอช 2 ถึง 7 แบคเทอริโอซินกึ่งบริสุทธิ์ NH2-7C ไวต่อเอนไซม์โปรตีเอสเค จากการวิเคราะห์จีโนม L. plantarum สายพันธุ์ LM14-2 และ Lc. lactis subsp. lactis สายพันธุ์ NH2-7C พบว่าทั้งสองสายพันธุ์มีความปลอดภัย ไม่เป็นเชื้อก่อโรคในมนุษย์ และมีคุณสมบัติโพรไบโอจีโนมิก (probiogeomic characteristics)
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
Kingkaew, Engkarat, "Cholesterol-lowering and probiotic properties of selected lactic acid bacteria" (2021). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 4842.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/4842