EN
Background. Ferulic acid esterases (FAE, EC 3.1.1.73), also known as feruloyl esterases, cinnamic acid esterases or cinnamoyl esterases, belong to a common group of hydrolases distributed in the plant kingdom. Especially the fungal enzymes were very well characterised in the past whereas the enzyme was rarely found in the lactic acid bacteria (LAB) strains. It is well known that strong antioxidants free phenolic acids can be released from the dietary fiber by the action of intestinal microflora composed among others also of Lactobacillus strains. The aim of this study was to examine four Lactobacillus strains (L. acidophilus KI, Z,, rhamnosus E/N, PEN, OXY) for the ability to produce extracellular FAE on different synthetic and natural carbon sources. Material and methods. The LAB strains were grown in the minimal growth media using German wheat bran, rye bran, brewers’ spent grain, isolated larchwood arabinogalactan, apple pectin, com pectin, methyl ferulate, methyl p-coumarate, methyl syringate or methyl vanillate as the sole carbon source. FAE activity was determined using the postcultivation supematants, methyl ferulate and F1PLC with UV detection. Results. The highest FAE activity was obtained with L. acidophilus KI and methyl ferulate (max. 23.34 ±0.05 activity units) and methyl p-coumarate (max. 14.96 ±0.47 activity units) as carbon sources. L. rhamnosus E/N, OXY and PEN exhibited the limited ability to produce FAE with cinnamic acids methyl esters. Methyl syringate and methyl vanillate (MS and MV) were insufficient carbon sources for FAE production. Brewers’ spent grain was the most suitable substrate for FAE production by L. acidophilus KI (max. 2.64 ±0.06 activity units) and L. rhamnosus E/N, OXY and PEN. FAE was also successfully induced by natural substrates rye bran, com pectin (L. acidophilus KI), German wheat bran and larchwood arabinogalactan (E/N, PEN) or German wheat bran and com pectin (OXY). Conclusions. This study proved the ability of Lactobacillus strains to produce FAE in the presence of a wide rangę of different ester-bound substrates. The highest enzyme activities obtained in the presence of synthetic phenolic acids methyl esters suggest that the bacteria were forced to produce FAE whereas in the presence of natural substrates other carbon sources were exploited. FAE is the enzyme of the minor importance during the de- composition of the food matrix during the intestinal absorption but the further characterisation of these enzymes should be carried on.
PL
Wstęp. Esterazy kwasu ferulowego (FAE, EC 3.1.1.73), znane jako esterazy ferulowe, esterazy cynamonowe należą do popularnej grupy hydrolaz rozpowszechnionych w królestwie roślin. W przeszłości zostały scharakteryzowane zwłaszcza grzybowe esterazy, natomiast stosunkowo rzadko był charakteryzowany enzym produkowany przez bakterie kwasu mlekowego. Wiadomo że silne przeciwutleniacze - kwasy fenolowe mogą być uwalniane z frakcji błonnika pokarmowego w wyniku działania enzymów bakterii jelitowych, w skład których wchodzą również bakterie z rodzaju Lactobacillus. Celem pracy było zbadanie czterech mikroorganizmów (L. acidophilus K1, L. rhamnosus E/N, PEN, OXY) pod kątem uzdolnień do produkcji zewnątrzkomórkowej esterazy kwasu ferulowe- go w obecności wybranych syntetycznych i naturalnych źródeł węgla. Materiał i metody. Drobnoustroje hodowano w pożywkach minimalnych z dodatkiem: otrąb z pszenicy orkisz, otrąb żytnich, wysłodzin piwowarskich, arabinogalaktanu z modrzewia, pektyn jabłkowych, pektyn kukurydzianych, ferułami metylu, p-kumaranu metylu, syringanu metylu lub wanilianu metylu jako jedynego źródła węgla. Produkcję zewnątrzkomórkowej esterazy kwasu ferulowego określano w supematantach pohodowlanych za pomocą ferulanu metylu jako substratu oraz HPLC z detekcją w zakresie UV. Wyniki. Największą aktywność esterazy kwasu ferulowego stwierdzono w supematantach po hodowli L. acidophilus KI z ferulanem metylu (maks. aktywność 23,34 ±0,05 u) i p-kumaranem metylu (maks. aktywność 14,96 ±0,47 u). L. rhamnosus E/N, OXY and PEN wykazywały ograniczoną zdolność do produkcji esterazy ferulowej w obecności metylowych pochodnych kwasów fenolowych. Nie stwierdzono obecności esterazy, gdy syringan metylu lub wanilian metylu był jedynym źródłem węgla. Wysłodziny piwowarskie były najlepszym naturalnym substratem do produkcji esterazy ferulowej przez L. acidophilus KI (maks. aktywność 2,64 ±0,06 u) i L. rhamnosus E/N, OXY and PEN. Esteraza była również produkowana gdy źródłem węgla były: otręby żytnie, pektyna kukurydziana (L. acidophilus KI), otręby z pszenicy orkisz, arabinogalaktan z modrzewia (L. rhamnosus E/N, PEN), otręby z pszenicy orkisz, pektyna kukurydziana (L. rhamnosus OXY). Wnioski. W pracy wykazano uzdolnienie bakterii z rodzaju Lactobacillus do produkcji esterazy kwasu ferulowego w obecności wielu substratów zawierających wiązania estrowe. Największe aktywności enzymatyczne uzyskane w obecności syntetycznych pochodnych kwasu ferulowego i p-kumarowego sugerują, że bakterie musiały wykorzystać to jedyne źródło węgla w formie estrowej, natomiast w obecności substratów naturalnych było możliwe wykorzystanie innych źródeł węgla. Esteraza kwasu ferulowego jest enzymem o nieco mniejszym znaczeniu w degradacji składników żywności zachodzącej w czasie trawienia jelitowego. Pomimo to wydaje się celowe dalsze charakteryzowanie omawianych enzymów produkowanych przez bakterie kwasu mlekowego.