Nisina, um antimicrobiano produzido por cepas de Lactococcus lactis subsp. Lactis, pode ser utilizada como preservante em alimentos e, possivelmente, como agente antimicrobiano. Para aumentar sua produção por Lactococcus lactis ATCC 11454 em meio MRS (pH = 6,5) realizamos ensaios em agitador rotativo (100 rpm/ 30 °C/ 36h) a partir de 3 grupos de ensaios, designados por desenho fatorial de dois níveis (2 (4-1) no grupo 01) e 2(3) nos grupos 2 e 3. As concentrações de sacarose (2,2 a 15 g/L), asparagina (7,5 a 75 g/L), fosfato de potássio (6 a 18 g/L) e Tween 80 (1,0 a 6,6 g/L) foram adicionadas ao meio MRS (pH = 6,5). A produção de nisina foi acompanhada a partir do método de difusão em ágar a partir de utilização de Lactobacillus sake ATCC 9924 como microorganismo sensível. Os melhores níveis de nisina atingidos foram de 1,6 x 104 AU/mL (grupo 2) a 1,8 x 104 AU/mL (grupo 1) e obtidos para os níveis máximos de sacarose e asparagina. Dependendo das proporções entre as concentrações dos outros nutrientes, quando a concentração final de sacarose variou entre 0,33 g/L a 3,64 g/L, o pH oscilou entre 5,10 to 6,01, o acido lático produzido variou de 1,19 g/L a 4,44 g/L e a concentração celular variou de 0,99 a 4,184 mg/L. produção de nisina mostrou-se independente das velocidades de crescimento, as quais variaram de 0,0070 h-1 a 0,0401 h-1. A analise de regressão mostrou se adequar a um modelo polinomial quadrático: Log AU/mL = 1,98905 - 0,213558 x2 + 1,80028 x3 - 1,40776 x4 + 0,23436 x1 x2 + 0,35936 x1 x3 +1,47217 x3 x4 (equação principal). Onde os índices representam as concentrações de sacarose; asparagina; fosfato e tween 80 respectivamente. A análise de variância foi realizada para os parâmetros fixados para demonstrar a adequação do modelo proposto. (x são os índices dos nutrientes adicionados). / Nisin, an antimicrobial substance tha is produced by Lactococcus lactis, can be utilized as a preservative and therapeutic agent. To improve its production by Lactococcus lactis ATCC 11454 in MRS broth (pH =6.5), in rotatory shaker (100 rpm/ 30 °C/ 36h), three groups of assays, set up by a fractional factorial design of two-levels (2 (4-1) in group 01), and 2(3) in groups 2 and 3 were carried out. The minimum and maximum concentrations of sucrose (5 to 12.5 g/L), asparagine (7.5 to 75 g/L), potassium phosphate (6 to 18 g/L) and Tween 80 (1.0 to 6.6 g/L) were added to the MRS broth (pH = 6.5). The nisin production was accompanied through the agar diffusion assay using Lactobacillus sake ATCC 9924 as a sensitive microorganism. The best nisin activities ranged from 1.67 x 104 AU/mL (group 2) to 1.84 x 104 AU/mL (group 1) and were obtained for maximum levels of sucrose and asparagine, dependending of the proportions of the other nutrients concentrations, when the final sucrose content varied from 0.33 g/L to 3.64 g/L, the pH value oscillated beTween 5.10 to 6.01, the produced lactic acid was ranged from 1.19 g/L to 4.44 g/L and the dry-cell content was about 0.99 to 4,184 mg (DCW)/L. Nisin production was shown to be independent of growth rates, which ranged from 0.0070 h-1 to 0.0401 h-1. The regression analysis attained a quadratic polynomial model: Log AU/mL = 1.98905 - 0.213558 x2 + 1.80028 x3 - 1.40776 x4 + 0.23436 x1 x2 + 0.35936 x1 x3 +1.47217 x3 x4 (main equation). The analysis of variance performed to the fitted parameters of the independent variables was performed for checking model fitting results adequacy. (x are the index for the nutrients added).

Nisina é extensamente utilizada como conservante natural em alimentos por conter características antimicrobianas contra germinação de esporos e bactérias Gram-positivas; potencialmente utilizada para produtos odontológicos e farmacêuticos, e como um agente terapêutico. Este estudo teve por objetivo melhorar a produção da nisina em diferentes meios de cultivo incluindo o leite desnatado. Com a expressão de nisina relacionada às condições de crescimento do Lactococcus lactis subsp. lactis ATCC 11454, a interferência dos componentes dos meios de cultivo, os parâmetros de crescimento e o tempo de incubação foram estudados para a obtenção desta bacteriocina. O cultivo do L. lactis foi realizado (36h/100rpm/30 oC) em caldo M17 e MRS em sua composição básica (pH = 6-7) e também suplementado com sacarose (1,0-12,5 g.L-1); fosfato de potássio (0,13 g.L- 1), asparagina (0,5 g.L-1) e sacarose (0,24 g.L-1); e diluído 1:1 com leite desnatado. O leite desnatado foi também utilizado como meio de cultivo mantendo sua composição básica (9–10 % sólidos totais, pH = 6,5). Alíquotas do cultivo em caldo (OD660 = 0,7; 3,20 mg DCW/L ou 102 CFU/mL) de cada grupo de ensaio foram transferidas para um novo meio de cultivo e incubado (36h/100rpm/30 oC). A produção de nisina foi detectada através da difusão em ágar utilizando Lactobacillus sake ATCC 15521 (30 0C/24h) como microrganismo sensível. A atividade detectada foi expressa em AU (arbitrary units – unidades arbitrárias), correspondendo aos halos de inibição de crescimento de L. sake. As unidades arbitrárias foram convertidas para concentração de nisina padrão (Nisaplinâ contêm 25 mg nisina / g produto, correspondem a 106 AU). A detecção da atividade da nisina foi menor do que 0,1 AU.mL-1 em caldo M17e MRS, aumentando significantemente para 142527,94 AU.mL-1 em M17 ou MRS diluído com leite desnatado (1:1). A atividade da nisina detectada foi altamente influenciada pela incorporação de leite desnatado em ambos o caldo, MRS e M17, com a máxima quantidade expressa em 36 horas de incubação. Os resultados mostram que o leite desnatado com meio de cultivo desenvolve ambiente propício e ideal para a produção de nisina, pois reduz os custos e aumenta a produção, por se tratar de um produto de fácil acesso e trivial. / Nisin is a bacteriocin produced by Lactococcus lactis that inhibits the germination and growth of Gram-positive bacteria. As Nisin expression is related to the growth conditions of Lactococcus lactis subsp. lactis, the effects of growth parameters, media components and incubation time, were studied to optimize the expression of Nisin. L. lactis ATCC 11454 was grown (36h/100rpm/30oC) in both M17 and MRS basic broth media (pH = 6-7) supplemented with sucrose (1.0-12.5 g L-1); potassium phosphate (0.13 g L-1), asparagine (0.5 g L-1) and sucrose (0.24 g L-1); and diluted 1:1 with liquid non-fat milk. Liquid non-fat milk, undiluted, was also used as another basic medium (9–10 % total solids, pH = 6.5). Aliquots of cultured broth (OD660 = 0.7; 3.20 mg DCW/L or 102 CFU/ml) from each group were transferred into fresh broth and incubated further (36h/100/rpm30oC). Nisin production was assayed by agar diffusion using Lactobacillus sake ATCC 15521 (24h/300C) as the sensitive organism. Comparing diameters of growth inhibition of L. sake from wells of Nisin of known concentration (“standard Nisin”; Nisaplin, Sigma) to diameters of inhibition from defined volumes of L. lactis sp. lactis broth cultures, the amount of Nisin in broth cultures was measured as arbitrary units (AU ml-1) converted to Nisin mg/ml, with 25 mg of standard Nisin/g corresponding to 106 AU/g. The detection of Nisin activity was less than 0.1 AU.mL-1 in M17 or MRS broth, and increased to a maximum of 142527.94 AU.mL-1 in M17 or MRS diluted with liquid non-fat milk (1:1). The amount of Nisin expressed was strongly influenced by the incorporation of non-fat milk to both M17 and MRS broths (1:1), with the maximum amount expressed after 36 h of incubation. Nisin is widely used as a natural additive for preserving foods, pharmaceutical and dental products, and as a therapeutic agent. This study was performed to improve large scale Nisin production to meet the demand of its beneficial use in health-care products.

Nisina é extensamente utilizada como conservante natural em alimentos por conter características antimicrobianas contra germinação de esporos e bactérias Gram-positivas; potencialmente utilizada para produtos odontológicos e farmacêuticos, e como um agente terapêutico. Este estudo teve por objetivo melhorar a produção da nisina em diferentes meios de cultivo incluindo o leite desnatado. Com a expressão de nisina relacionada às condições de crescimento do Lactococcus lactis subsp. lactis ATCC 11454, a interferência dos componentes dos meios de cultivo, os parâmetros de crescimento e o tempo de incubação foram estudados para a obtenção desta bacteriocina. O cultivo do L. lactis foi realizado (36h/100rpm/30 oC) em caldo M17 e MRS em sua composição básica (pH = 6-7) e também suplementado com sacarose (1,0-12,5 g.L-1); fosfato de potássio (0,13 g.L- 1), asparagina (0,5 g.L-1) e sacarose (0,24 g.L-1); e diluído 1:1 com leite desnatado. O leite desnatado foi também utilizado como meio de cultivo mantendo sua composição básica (9–10 % sólidos totais, pH = 6,5). Alíquotas do cultivo em caldo (OD660 = 0,7; 3,20 mg DCW/L ou 102 CFU/mL) de cada grupo de ensaio foram transferidas para um novo meio de cultivo e incubado (36h/100rpm/30 oC). A produção de nisina foi detectada através da difusão em ágar utilizando Lactobacillus sake ATCC 15521 (30 0C/24h) como microrganismo sensível. A atividade detectada foi expressa em AU (arbitrary units – unidades arbitrárias), correspondendo aos halos de inibição de crescimento de L. sake. As unidades arbitrárias foram convertidas para concentração de nisina padrão (Nisaplinâ contêm 25 mg nisina / g produto, correspondem a 106 AU). A detecção da atividade da nisina foi menor do que 0,1 AU.mL-1 em caldo M17e MRS, aumentando significantemente para 142527,94 AU.mL-1 em M17 ou MRS diluído com leite desnatado (1:1). A atividade da nisina detectada foi altamente influenciada pela incorporação de leite desnatado em ambos o caldo, MRS e M17, com a máxima quantidade expressa em 36 horas de incubação. Os resultados mostram que o leite desnatado com meio de cultivo desenvolve ambiente propício e ideal para a produção de nisina, pois reduz os custos e aumenta a produção, por se tratar de um produto de fácil acesso e trivial. / Nisin is a bacteriocin produced by Lactococcus lactis that inhibits the germination and growth of Gram-positive bacteria. As Nisin expression is related to the growth conditions of Lactococcus lactis subsp. lactis, the effects of growth parameters, media components and incubation time, were studied to optimize the expression of Nisin. L. lactis ATCC 11454 was grown (36h/100rpm/30oC) in both M17 and MRS basic broth media (pH = 6-7) supplemented with sucrose (1.0-12.5 g L-1); potassium phosphate (0.13 g L-1), asparagine (0.5 g L-1) and sucrose (0.24 g L-1); and diluted 1:1 with liquid non-fat milk. Liquid non-fat milk, undiluted, was also used as another basic medium (9–10 % total solids, pH = 6.5). Aliquots of cultured broth (OD660 = 0.7; 3.20 mg DCW/L or 102 CFU/ml) from each group were transferred into fresh broth and incubated further (36h/100/rpm30oC). Nisin production was assayed by agar diffusion using Lactobacillus sake ATCC 15521 (24h/300C) as the sensitive organism. Comparing diameters of growth inhibition of L. sake from wells of Nisin of known concentration (“standard Nisin"; Nisaplin, Sigma) to diameters of inhibition from defined volumes of L. lactis sp. lactis broth cultures, the amount of Nisin in broth cultures was measured as arbitrary units (AU ml-1) converted to Nisin mg/ml, with 25 mg of standard Nisin/g corresponding to 106 AU/g. The detection of Nisin activity was less than 0.1 AU.mL-1 in M17 or MRS broth, and increased to a maximum of 142527.94 AU.mL-1 in M17 or MRS diluted with liquid non-fat milk (1:1). The amount of Nisin expressed was strongly influenced by the incorporation of non-fat milk to both M17 and MRS broths (1:1), with the maximum amount expressed after 36 h of incubation. Nisin is widely used as a natural additive for preserving foods, pharmaceutical and dental products, and as a therapeutic agent. This study was performed to improve large scale Nisin production to meet the demand of its beneficial use in health-care products.

Nisina, um antimicrobiano produzido por cepas de Lactococcus lactis subsp. Lactis, pode ser utilizada como preservante em alimentos e, possivelmente, como agente antimicrobiano. Para aumentar sua produção por Lactococcus lactis ATCC 11454 em meio MRS (pH = 6,5) realizamos ensaios em agitador rotativo (100 rpm/ 30 °C/ 36h) a partir de 3 grupos de ensaios, designados por desenho fatorial de dois níveis (2 (4-1) no grupo 01) e 2(3) nos grupos 2 e 3. As concentrações de sacarose (2,2 a 15 g/L), asparagina (7,5 a 75 g/L), fosfato de potássio (6 a 18 g/L) e Tween 80 (1,0 a 6,6 g/L) foram adicionadas ao meio MRS (pH = 6,5). A produção de nisina foi acompanhada a partir do método de difusão em ágar a partir de utilização de Lactobacillus sake ATCC 9924 como microorganismo sensível. Os melhores níveis de nisina atingidos foram de 1,6 x 104 AU/mL (grupo 2) a 1,8 x 104 AU/mL (grupo 1) e obtidos para os níveis máximos de sacarose e asparagina. Dependendo das proporções entre as concentrações dos outros nutrientes, quando a concentração final de sacarose variou entre 0,33 g/L a 3,64 g/L, o pH oscilou entre 5,10 to 6,01, o acido lático produzido variou de 1,19 g/L a 4,44 g/L e a concentração celular variou de 0,99 a 4,184 mg/L. produção de nisina mostrou-se independente das velocidades de crescimento, as quais variaram de 0,0070 h-1 a 0,0401 h-1. A analise de regressão mostrou se adequar a um modelo polinomial quadrático: Log AU/mL = 1,98905 - 0,213558 x2 + 1,80028 x3 - 1,40776 x4 + 0,23436 x1 x2 + 0,35936 x1 x3 +1,47217 x3 x4 (equação principal). Onde os índices representam as concentrações de sacarose; asparagina; fosfato e tween 80 respectivamente. A análise de variância foi realizada para os parâmetros fixados para demonstrar a adequação do modelo proposto. (x são os índices dos nutrientes adicionados). / Nisin, an antimicrobial substance tha is produced by Lactococcus lactis, can be utilized as a preservative and therapeutic agent. To improve its production by Lactococcus lactis ATCC 11454 in MRS broth (pH =6.5), in rotatory shaker (100 rpm/ 30 °C/ 36h), three groups of assays, set up by a fractional factorial design of two-levels (2 (4-1) in group 01), and 2(3) in groups 2 and 3 were carried out. The minimum and maximum concentrations of sucrose (5 to 12.5 g/L), asparagine (7.5 to 75 g/L), potassium phosphate (6 to 18 g/L) and Tween 80 (1.0 to 6.6 g/L) were added to the MRS broth (pH = 6.5). The nisin production was accompanied through the agar diffusion assay using Lactobacillus sake ATCC 9924 as a sensitive microorganism. The best nisin activities ranged from 1.67 x 104 AU/mL (group 2) to 1.84 x 104 AU/mL (group 1) and were obtained for maximum levels of sucrose and asparagine, dependending of the proportions of the other nutrients concentrations, when the final sucrose content varied from 0.33 g/L to 3.64 g/L, the pH value oscillated beTween 5.10 to 6.01, the produced lactic acid was ranged from 1.19 g/L to 4.44 g/L and the dry-cell content was about 0.99 to 4,184 mg (DCW)/L. Nisin production was shown to be independent of growth rates, which ranged from 0.0070 h-1 to 0.0401 h-1. The regression analysis attained a quadratic polynomial model: Log AU/mL = 1.98905 - 0.213558 x2 + 1.80028 x3 - 1.40776 x4 + 0.23436 x1 x2 + 0.35936 x1 x3 +1.47217 x3 x4 (main equation). The analysis of variance performed to the fitted parameters of the independent variables was performed for checking model fitting results adequacy. (x are the index for the nutrients added).