Bacillus licheniformis là gì

Bacillus licheniformis là một loại vi khuẩn thường được tìm thấy trong đất và lông chim. Các loài chim có xu hướng ở trên mặt đất nhiều hơn trên không (tức là chim sẻ) và trên mặt nước (tức là vịt) là những vật mang vi khuẩn này phổ biến; nó chủ yếu được tìm thấy xung quanh vùng ngực và bộ lông sau của chim.

B. licheniformis là một phần của nhóm subtilis cùng với Bacillus subtilis và Bacillus pumilus. Những vi khuẩn này thường được biết đến là nguyên nhân gây ra ngộ độc thực phẩm và làm hỏng thực phẩm. B. licheniformis cũng được biết đến với việc làm ô nhiễm các sản phẩm từ sữa. Các đợt bùng phát từ thực phẩm thường liên quan đến các trường hợp thịt và rau nấu chín, sữa tươi sống, và thức ăn trẻ em được sản xuất công nghiệp bị nhiễm B. licheniformis.

Vi khuẩn này, mặc dù bất lợi, có thể được sửa đổi để trở nên hữu ích. Các nhà nghiên cứu đang cố gắng biến lông chim thành thức ăn gia súc bổ dưỡng bằng cách lên men các protein không tiêu hóa được trên lông chim với B. licheniformis. Cũng có nghiên cứu về khả năng B. licheniformis gây ra sự thay đổi màu sắc của lông chim; điều này sẽ cung cấp thông tin về quá trình thay lông. Ngoài ra, nuôi cấy B. licheniformis được tạo ra để giữ lại protease của nó, đến lượt nó được sử dụng trong bột giặt.

Cấu trúc bộ gen
Trình tự nucleotide hoàn chỉnh của Bacillus licheniformis bao gồm bộ gen ATCC 14580, có một nhiễm sắc thể hình tròn 4.222.336 bp (cặp bazơ) chứa 4.208 gen mã hóa protein dự đoán (kích thước trung bình là 873 bp), 7 operon rRNA và 72 gen tRNA . Hàm lượng GC là 46,2% và không phát hiện thấy plasmid. (3)

Nhiễm sắc thể của B. licheniformis có các vùng lớn tương tự như Bacillus subtilis và Bacillus halodurans. Vì khoảng 80% trình tự mã hóa của B. licheniformis chứa các orthologs B. subtilis nên nó được coi là một phần của nhóm subtilis. Tuy nhiên, mặc dù tương tự như B. subtilis, chúng khác nhau về số lượng và vị trí của các chất đẩy, các yếu tố chuyển vị, các enzym ngoại bào và các operon của con đường trao đổi chất thứ cấp. (3)

Cấu trúc tế bào và sự trao đổi chất
Bacillus licheniformis là một loại vi khuẩn Gram dương hình que. (6) Nó có xu hướng hình thành bào tử trong đất khiến nó được mong muốn được sử dụng cho các mục đích công nghiệp như sản xuất enzym, kháng sinh và các chất chuyển hóa nhỏ. Nó tạo ra một loạt các enzym ngoại bào có liên quan đến chu trình của các chất dinh dưỡng trong tự nhiên.

Nhiệt độ phát triển tối ưu của nó là 50 ° C, nhưng nó cũng có thể tồn tại ở nhiệt độ cao hơn nhiều. Nhiệt độ tối ưu để tiết enzyme là 37 ° C. Vi khuẩn này có thể tồn tại trong môi trường khắc nghiệt bằng cách chuyển thành dạng bào tử; khi gặp điều kiện tốt sẽ chuyển trở lại trạng thái sinh dưỡng.

B. licheniformis tạo ra một protease có thể tồn tại ở mức pH cao. Protease này là một thành phần mong muốn trong bột giặt do khả năng sử dụng ở nhiệt độ thấp, ngăn ngừa sự co rút và phai màu.

Sinh thái học
Bacillus licheniformis hình thành bào tử trong đất. Một con đường dẫn đến sự hình thành nội bào tử được bắt đầu khi vi khuẩn bị bỏ đói. Sự hình thành nội bào tử thực sự được mong muốn và là một ví dụ tuyệt vời về sự phát triển và biệt hóa của sinh vật nhân sơ. Những bào tử này có khả năng chịu nóng, lạnh, bức xạ và các áp lực khác của môi trường khá tốt. Trong điều kiện tốt, các bào tử sẽ nảy mầm và tạo ra các tế bào sinh dưỡng. (số 8)

B. licheniformis sản xuất nhiều loại enzym ngoại bào có liên quan đến chu trình của các chất dinh dưỡng trong tự nhiên. Nó là một sinh vật đất không có mầm bệnh, hầu hết liên quan đến thực vật và vật liệu thực vật trong tự nhiên. Mặc dù cách phổ biến nhất để phân lập vi khuẩn này là đất, nhưng người ta tin rằng B. licheniformis thực sự có thể được phân lập từ thực tế ở bất cứ đâu vì nó tạo ra nội bào tử có khả năng kháng cao và phát tán xung quanh với bụi.

Các nhà sinh thái học đang nghiên cứu ảnh hưởng của B. licheniformis đối với lông chim. Người ta tin rằng vi khuẩn này tham gia vào quá trình thay lông và các kiểu màu sắc ở chim do khả năng phân hủy lông của nó.

B. licheniformis cũng được biết là gây ngộ độc thực phẩm ở người; Tỷ lệ ô nhiễm đặc biệt cao là các sản phẩm như sữa tươi, sữa, rau quả, thực phẩm chế biến sẵn cho trẻ em và thịt nấu chín.

Bệnh học
Bacillus licheniformis thường liên quan đến sự hư hỏng và ngộ độc thực phẩm. Nó gây ra hư hỏng bánh mì, hay cụ thể hơn, một tình trạng được gọi là "bánh mì thối" (1). Việc nhiễm vi khuẩn này sẽ làm cho bánh mì bị dính và dai; bánh mì ropy cũng sẽ bắt đầu có mùi nặng sau khi bị ô nhiễm. Bào tử dây là nguyên nhân gây ra sự hư hỏng; Thật không may, những bào tử này không bị giết trong quá trình nướng.

B. licheniformis cũng có thể gây ra viêm dạ dày-ruột do thức ăn, là bệnh nhiễm trùng đường ruột có thể dẫn đến một tình trạng đe dọa tính mạng được gọi là nhiễm trùng huyết. Nhiễm trùng huyết là tình trạng nhiễm độc máu, và được xếp vào nhóm có một lượng lớn vi khuẩn trong máu. Các sản phẩm từ sữa có nhiều nguy cơ bị nhiễm các chủng B. licheniformis sinh độc tố. Thịt nấu chín, sữa tươi sống, rau và thức ăn chế biến sẵn dành cho trẻ em cũng có nguy cơ mắc bệnh. (4)

Các triệu chứng bao gồm đau dạ dày, tiêu chảy (cấp tính) và có thể nôn mửa. Chúng có thời gian khởi phát từ 2-14 giờ và kéo dài không quá 36 giờ.

B. licheniformis, mặc dù thường liên quan đến ruột và đường tiêu hóa, nhưng cũng có thể gây đau đớn ở các bộ phận khác của cơ thể. Nó có thể gây ra viêm mắt, tức là mắt bị viêm. Nó thậm chí có thể đi xa đến mức gây ra sẩy thai trong thai kỳ và làm suy giảm khả năng vận động của tinh trùng. Các chất độc do B. licheniformis tạo ra có thể gây tổn thương màng tế bào, làm cạn kiệt ATP của tế bào và làm cho acrosome sưng lên; nó không được tìm thấy có bất kỳ tác động gây hại nào trên ty thể. (4)

Ứng dụng vào công nghệ sinh học
Các nhà nghiên cứu đang cố gắng tái chế lông chim bằng cách biến chúng thành thức ăn bổ dưỡng cho vật nuôi. Như đã nói, Bacillus licheniformis thường được tìm thấy trên lông chim; bằng cách lên men với B. licheniformis, một lượng lớn protein không tiêu hóa được tìm thấy trong lông vũ có thể biến thành bột lông cho vật nuôi. Điều này được mong muốn vì nó rẻ và bổ dưỡng.

B. licheniformis cũng có thể cung cấp thêm thông tin về sự tiến hóa của quá trình thay lông và các kiểu màu sắc ở chim do khả năng phân hủy lông của nó. Các nhà sinh thái học đang tìm kiếm các dấu hiệu liên quan giữa bộ lông vũ và hoạt động của B. licheniformis.

B. licheniformis cũng là một thành phần quan trọng trong bột giặt. Vì nó có thể phát triển trong điều kiện kiềm, nó tạo ra một protease có thể tồn tại ở mức độ pH cao. Protease có độ pH tối ưu vào khoảng 9 và 10, là mong muốn vì nó có thể loại bỏ chất bẩn chứa protein trong quần áo. Các nhà nghiên cứu nuôi cấy và phân lập protease này để thêm nó vào chất tẩy rửa. Protease này ngăn ngừa sự co ngót và phai màu vì nó cho phép sử dụng nhiệt độ thấp hơn, do đó cũng làm giảm việc sử dụng năng lượng.

B. licheniformis được sử dụng để làm thuốc kháng sinh Bacitracin. Bacitracin được cấu tạo từ hỗn hợp các polypeptit mạch vòng mà B. licheniformis tạo ra; trớ trêu thay, mục đích của Bacitracin là ức chế sự phát triển của B. licheniformis. Bacitracin ly giải các mô đệm của B. licheniformis khi có mặt các ion cadimi hoặc kẽm. (5)

Nghiên cứu hiện tại
Bacillus licheniformis là một sinh vật đất hình thành bào tử góp phần vào chu trình dinh dưỡng và có hoạt tính kháng nấm. Hiện có nghiên cứu về B. licheniformis (chủng SB3086) và tác dụng của nó như một chất diệt nấm vi sinh vật. Novozymes Biofungicide Green Releaf bao gồm hoạt chất chính là chủng B. licheniformis SB3086. Thuốc diệt nấm này có thể được sử dụng trên bãi cỏ, cây lá kim, cây con, cỏ trang trí và cây cảnh trong các khu vực ngoài trời, nhà kính và vườn ươm. Có những lo ngại về tính an toàn của loại thuốc diệt nấm này. Các báo cáo về việc Bacillus licheniformis có những tác động bất lợi đối với côn trùng, gia cầm, thực vật và các loài sinh vật biển cửa sông may mắn là hầu như không tồn tại. Đã có báo cáo về sự thất bại sinh sản và viêm vú do vi khuẩn này gây ra ở gia súc, cừu và lợn. May mắn thay, nó không có bất kỳ tác động bất lợi nào đối với các loài có nguy cơ tuyệt chủng. (9)

Ngày càng có nhiều quan tâm đến việc sử dụng một protease được phân lập từ Bacillus licheniformis trong bột giặt. Vì vi khuẩn này phát triển trong điều kiện kiềm, nó tạo ra một loại protease mong muốn có thể tồn tại ở mức độ pH cao. Protease này là một thành phần tích cực trong bột giặt, loại bỏ chất bẩn chứa protein trong quần áo. Các đặc tính mong muốn của protease này là ngăn ngừa quần áo bị co rút và phai màu do khả năng sử dụng ở nhiệt độ thấp hơn. Giải thưởng Nghiên cứu / Phát minh Công nghệ năm 2006 được trao cho các thành viên của dự án BiotechGenoMik về B. licheniformis; họ đã phát minh ra một hệ thống kiểm soát quá trình lên men công nghiệp, được đặt tên là BioChip. Hệ thống này sử dụng công cụ chẩn đoán dựa trên DNA để theo dõi các quá trình lên men như sản xuất enzym cho bột giặt Henkel.

Hiện nay có rất nhiều kỹ thuật điện để chế biến thực phẩm, một trong những ví dụ đó là kỹ thuật gia nhiệt Ohmic. Hệ thống sưởi Ohmic có những ứng dụng tiềm năng như chần, làm bay hơi và thanh trùng thực phẩm; đó là nhiệt độ cao, thời gian ngắn và là phương pháp gia nhiệt hoàn toàn với số lượng lớn. Ngày càng có nhiều lo ngại về sự ô nhiễm vi sinh vật, từ các vi khuẩn như E. coli và B. licheniformis, khi chế biến thực phẩm. Nghiên cứu hiện tại cố gắng tìm ra "động học chết" (2) của những vi khuẩn này. Động học tử vong, trong trường hợp này, liên quan đến cường độ xử lý nhiệt và mối tương quan của chúng với tốc độ chết của vi khuẩn. Động học chết của bào tử B. licheniformis ATCC® 14580 trong mứt quả việt quất đã được kiểm tra trong điều kiện bất hoạt nhiệt ohmic và bất hoạt nhiệt thông thường. Kết quả của các nghiên cứu cho thấy nhiệt độ ohmic có tốc độ động học tử vong nhanh hơn, có nghĩa là các phương pháp điều trị ngắn hơn và ít tích cực hơn có thể được sử dụng để tiêu diệt B. licheniformis.