การคัดแยกแบคทีเรียกรดแลคติกผลิตแบคเทอริโอซินที่สามารถยับยั้ง การเจริญของแบคทีเรียสาเหตุโรคเต้านมอักเสบในโคนม

Main Article Content

ญาณิกา วัชรเทวินทร์กุล
จีรนันท์ สวนชูโต

บทคัดย่อ

การรักษาโรคเต้านมอักเสบในโคนมโดยการใช้ยาปฏิชีวนะอาจส่งผลกระทบต่อคุณภาพของน้ำนมดิบ เนื่องจากการเกิดการตกค้างในน้ำนม แบคเทอริโอซินเป็นเพปไทด์หรือโปรตีนที่สังเคราะห์จากแบคทีเรียสามารถ ใช้เป็นสารถนอมอาหารที่มีความปลอดภัย และใช้ในการรักษาโรคเต้านมอักเสบได้ งานวิจัยนี้คัดแยกแบคทีเรียกรด  แลคติกที่ผลิตแบคเทอริโอซินจากหอยดอง แหนม มูลสุกร และมูลโค ด้วยวิธี Agar spot test และทดสอบการยับยั้งเชื้อก่อโรคเต้านมอักเสบ ได้แก่ Streptococcus agalactiae และ Streptococcus uberis จากการคัดแยกพบว่ามีแบคทีเรียกรดแลคติกทั้งหมด 57 ไอโซเลท เป็นชนิดแกรมบวก รูปร่างท่อน ไม่สร้างสปอร์ ไม่เคลื่อนที่ มีทั้งชนิดที่สร้างและไม่สร้างแก๊สจากการหมักน้ำตาลกลูโคส และให้ผลลบในการทดสอบคะตะเลส โดยมีแบคทีเรีย 36 และ 32 ไอโซเลท ที่สามารถยับยั้งเชื้อ S. agalactiae และ S. uberis ตามลำดับ เมื่อนำมาทดสอบ Cell-free neutralized supernatant (CFNS) กับเอนไซม์ย่อยโปรตีน (protease) พบว่าฤทธิ์ในการยับยั้งเชื้อของแบคทีเรียไอโซเลท LAB 21, LAB 31 และ LAB 34 มีค่าลดลงหรือหมดไป ซึ่งแสดงว่าสารออกฤทธิ์ดังกล่าวเป็นสารเพปไทด์ จากการทดสอบประสิทธิภาพของแบคเทอริโอซินด้วยวิธี Agar well diffusion พบว่าแบคทีเรียไอโซเลท LAB 21, LAB 31 และ LAB 34 สามารถยับยั้งเชื้อ S. agalactiae โดยทำให้เกิดวงใสขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย 14.50, 12.15 และ 14.00 มิลลิเมตร ตามลำดับ ในขณะที่สามารถยับยั้งเชื้อ S. uberis โดยทำให้เกิดวงใสขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยต่ำกว่า คือ 10.75, 10.50 และ 11.50 มิลลิเมตร ตามลำดับ ซึ่งขนาดของวงใสที่เกิดการยับยั้งเชื้อ S. agalactiae ของแบคทีเรียไอโซเลท LAB 21 และ LAB 34 ไม่แตกต่างกันทางสถิติจากการใช้ยาปฏิชีวนะอะม็อกซีซิลลินที่ช่วงความเชื่อมั่น 95% (p0.05)

Article Details

บท
บทความวิจัย
Author Biographies

ญาณิกา วัชรเทวินทร์กุล, คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยราชภัฏนครปฐม

สาขาวิชาจุลชีววิทยา  คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี  มหาวิทยาลัยราชภัฏนครปฐม  อำเภอเมืองนครปฐม  จังหวัดนครปฐม  73000

จีรนันท์ สวนชูโต, คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยราชภัฏนครปฐม

สาขาวิชาจุลชีววิทยา  คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี  มหาวิทยาลัยราชภัฏนครปฐม  อำเภอเมืองนครปฐม  จังหวัดนครปฐม  73000

References

Ahmed, Z., Wang, Y., Cheng, Q. and Imran, M. 2010. Lactobacillus acidophilus bacteriocin, from production to their application: an overview. African Journal of Biotechnology 9(20): 2843-2850.

Basso, T.O., Gomes, F.S., Lopes, M.L., Amorim, H.V., Eggleston, G. and Basso, L.C. 2014. Homo- and heterofermentative lactobacilli differently affect sugarcane-based fuel ethanol fermentation. Antonie van Leeuwenhoek 105: 169-177.

Bouchard, D.S., Seridan, B., Saraoui, T., Rault, L., Germon, P., Gonzalez-Moreno, C., Nader-Macias, F.M., Baud, D., François, P., Chuat, V., Chain, F., Langella, P., Nicoli, J., Le Loir, Y. and Even, S. 2015. Lactic acid bacteria isolated from bovine mammary microbiota: Potential allies against bovine mastitis. PLoS One 10(12): 1-18.

Bumrungpukdee, T. and Leenanon, B. 2011. Isolation and identification of lactic acid bacteria from fermented bamboo shoots to be used as mixed starter cultures for fermentation, pp. 735-741. In The 12th Graduate Research Conference. Khon Kaen University, Khon Kaen. (in Thai)

Butprom, S. 2013. Effect of teat seal on mastitis prevention in dry cows. Master of Science (Animal Production Technology), Suranaree University of Technology. (in Thai)

Carson, D.A., Barkema, H.W., Naushad, S. and De Buck, J. 2017. Bacteriocins of non-aureus staphylococci isolated from bovine milk. Applied and Environmental Microbiology 83(17): 1-21.

Chanlun, A. 2011. The use of the dry cow therapy in the control of mastitis. Available Source: http://vet.kku.ac.th/aran/data/clinic4_2554/04_DC2554.pdf, October 7, 2019.

Costa, R., Voloski, F., Rafael, M., Duval, E. and Fiorentini, A. 2019. Preservation of meat products with bacteriocins produced by lactic acid bacteria isolated from meat. Journal of Food Quality 2019: 1-12.

Diepers, A., Krömker, V., Zinke, C., Wente, N., Liying, P., Paulsen, K. and Paduch, J. 2017. In vitro ability of lactic acid bacteria to inhibit mastitis-causing pathogens. Sustainable Chemistry and Pharmacy 5: 84-92.

Ding, Y., Zhao, J., He, X., Li, M., Guan, H., Zhang, Z. and Li, P. 2015. Antimicrobial resistance and virulence-related genes of Streptococcus obtained from dairy cows with mastitis in Inner Mongolia, China. Pharmaceutical biology 54(1): 1-6.

Gaspar, C., Donders, G., Palmeira de Oliveira, R., Queiroz, J., Tomaz, C., Martinez-de-Oliveira, J. and Palmeira-de-Oliveira, A. 2018. Bacteriocin production of the probiotic Lactobacillus acidophilus KS400. AMB Express 8: 1-8.

Geetha, R., Sathian, C.T., Prasad, V., and Gleeja, V.L. 2015. Efficacy of purified antimicrobial peptides from lactic acid bacteria against bovine mastitis pathogens. Asian Journal of Dairy and Food Research 34(4): 259-264.

Godoy-Santos, F., Pinto, M.S., Barbosa, A., Brito, M. and Mantovani, H. 2019. Efficacy of a ruminal bacteriocin against pure and mixed cultures of bovine mastitis pathogens. Indian Journal of Microbiology 59(3): 304-312.

Halász, A. 2019. Lactic Acid Bacteria. Encyclopedia of life support systems. Available Source:https://www.eolss.net/Sample-Chapters/ C10/E5-08-06-04.pdf, October 8, 2019.

Imtongkhum, K. 2018. Isolation of bacteriocin producing lactic acid bacteria for extending the shelf life of food. Master of Science (Applied Biology), Rajamangala University of Technology Thanyaburi. (in Thai)

Ishak, M.S., Ibrahim, M.Z., and Ishak, H.M. 2017. Screening of lactic acid bacteria from “TapaiPulut” for biosynthesis of glutamic acid. Modern Agricultural Science and Technology 3(5-6): 37-41.

Kaczorek, E., Małaczewska, J., Wojcik, R., Rękawek, W. and Siwicki, A. 2017. Phenotypic and genotypic antimicrobial susceptibility pattern of Streptococcus spp. isolated from cases of clinical mastitis in dairy cattle in Poland. Journal of Dairy Science 100(8): 6442-6453.

Kajaysri, J., Jasanchuen, A., Mitchaothai, J. and Thammakarn, C. 2014. The efficiency of Mastivac® vaccine for preventive mastitis in dairy cow. Journal of Mahanakorn Veterinary Medicine 9(1): 37-48. (in Thai)

Kalińska, A., Gołębiewski, M. and Wójcik, A. 2017. Mastitis pathogens in dairy cattle - a review. World Scientific News 89: 22-31.

Keereewan, P. 2015. Selection of lactic acid bacteria Lactobacillus plantarum from Thai fermented food for conjugated linoleic acid production. Master of Science (Biotechnology), Thammasat University. (in Thai)

Kim, H.J., Kim, J.H., Son, J.H., Seo, H.J., Park, S.J., Paek, N.S. and Kim, S.G. 2004. Characterization of bacteriocin produced by Lactobacillus bulgaricus. Journal of Microbiology and Biotechnology 14(3): 503-508.

King Mongkut's University of Technology North Bangkok. 2018. Chapter 39 Information of biochemical substances (Lactic acid). Database enhancement project of bio-based industries: Final report. Available Source: http://asp.plastics.or.th:8001/files/article_file/20181016080519u.pdf, November 3, 2019. (in Thai)

Lakshmi, R. 2016. Bovine mastitis and its diagnosis. International Journal of Applied Research 2(6): 213-216.

León-Galván, M.F., Barboza-Corona, J.E., Lechuga-Arana, A.A., Valencia-Posadas, M., Aguayo, D.D., Cedillo-Pelaez, C., Martínez-Ortega, E.A. and Gutierrez-Chavez, A.J. 2015. Molecular detection and sensitivity to antibiotics and bacteriocins of pathogens isolated from bovine mastitis in family dairy herds of central Mexico. BioMed Research International 2015: 1-9.

Luangwilai, M. 2017. Comparison of biomolecular profile of raw milk from clinical and subclinical mastitis cows using metabolomics technology. Master of Science (Food Technology), Chulalongkorn University. (in Thai)

Martín, V., Cárdenas, N., Ocaña, S., Marin, M., Arroyo, R., Beltrán, D., Badiola, C., Fernández, L. and Rodríguez, J. 2019. Rectal and vaginal eradication of Streptococcus agalactiae (GBS) in pregnant women by using Lactobacillus salivarius CECT 9145, a target-specific probiotic strain. Nutrients 11: 1-22.

Mokoena, M.P. 2017. Lactic acid bacteria and their bacteriocins: classification, biosynthesis and applications against uropathogens: a mini-review. Molecules 22(8): 1255-1267.

National Institute of Animal Health. 2006. Mastitis. Animal Disease. Available Source: http://niah.dld.go.th/th/AnimalDisease/cow_mas.htm, December 5, 2019. (in Thai)

NBRC. 2019. Lactic acid bacteria isolated from fermented food in Thailand. National Institute of Technology and Evaluation. Available Source: https://WWW.nite.go.jp/en/nbrc/cultures/nbrc/use/thailact.html, October 28, 2019.

Panneum, S., Iniam, K., Choorut, P., Bumrungkit, K., Sroynum, A. and Pinyopummin, A. 2007. Identification of clinical mastitis pathogens and antibiotic sensitivity in dairy cattle during years 2004-2006 in Kanchanaburi, Nakhonpathom and Ratchburi, pp. 532-538. In 45th Kasetsart University Annual Conference: Animals and Veterinary Medicine. Kasetsart University, Bangkok. (in Thai)

Pellegrino, M., Frola, I., Natanael, B., Gobelli, D., Nader-Macias, F. and Bogni, C. 2019. In vitro characterization of lactic acid bacteria isolated from bovine milk as potential probiotic strains to prevent bovine mastitis. Probiotics and Antimicrobial Proteins 11(1): 74-84.

Pieterse, R. and Todorov, S.D. 2010. Bacteriocins - exploring alternatives to antibiotics in mastitis treatment. Brazilian Journal of Microbiology 41: 542-562.

Pieterse, R., Todorov, S.D. and Leon, M.T.D. 2010. Mode of action and In Vitro susceptibility of mastitis pathogens to macedocin ST91KM and preparation of a teat seal containing the bacteriocin. Brazilian Journal of Microbiology 41: 133-145.

Prittesh, P. and Vrutika, L. 2015. Isolation of lactic acid bacteria from different dung samples and In Vitro screening for certain probiotic properties. International Journal of Scientific Research and Reviews 4(1): 41-49.

Rueangyotchanthana, K. 2013. Screening of lactic acid bacteria isolated from animal feces for multistrains probiotics and their application in chickens. Master of Science (Biotechnology), Srinakharinwirot University. (in Thai)

Sáez, G.D., Flomenbaum, L. and Zárate, G. 2018. Lactic acid bacteria from Argentinean fermented foods: Isolation and characterization for their potential use as starters for fermentation of vegetables. Food Technology & Biotechnology 56(3): 398-410.

Serna, L., Valencia, L.Y. and Campos, R. 2011. Lactic acid bacteria with antimicrobial activity against pathogenic agent causing of bovine mastitis. Biotecnología en el Sector Agropecuario y Agroindustrial 9(1): 97-104.

Siripoke, S., Aungpraphapornchai, P., Pothivejkul, K. and Pringsulaka, O. 2007. Screening and identification of bacteriocin-producing lactic acid bacteria from fermented foods and preliminary characterization of the bacteriocin. Srinakharinwirot Science Journal 23(2): 92-114.

Sobrun, Y., Bhaw-Luximon, A., Jhurry, D. and Puchooa, D. 2012. Isolation of lactic acid bacteria from sugar cane juice and production of lactic acid from selected improved strains. Advances in Bioscience and Biotechnology 3: 398-407.

Stoyanova, L.G., Ustyugova, E.A. and Netrusov, A.I. 2012. Antibacterial metabolites of lactic acid bacteria: Their diversity and properties. Applied Biochemistry and Microbiology 48: 229-243.

Tallapragada, P., Bhargavi, R., Priyanka, P., Niranjan, N. and Pavitra, P. 2018. Screening of potential probiotic lactic acid bacteria and production of amylase and its partial purification. Journal of Genetic Engineering and Biotechnology 16: 357-362.

Tangwatcharin, P., Nithisanthawakupt, J. and Suksupath, K. 2017. Preliminary screening and selection of lactic acid bacteria with potential probiotic properties from fermented meat product. King Mongkut's Agricultural Journal 4(2): 67-76. (in Thai)

Tomazi, T., Freu, G., Alves, B., de Souza Filho, A., Heinemann, M. and Santos, M. 2019. Genotyping and antimicrobial resistance of Streptococcus uberis isolated from bovine clinical mastitis. PloS One 14(10): 1-15.

Vieco-Saiz, N., Belguesmia, Y., Raspoet, R., Auclair, E., Gancel, F., Kempf, I. and Drider, D. 2019. Benefits and inputs from lactic acid bacteria and their bacteriocins as alternatives to antibiotic growth promoters during food-animal production. Frontiers in Microbiology 10(57): 1-17.