Identification and characterization of probiotic lactic acid bacteria isolated from traditional persian pickled vegetables

GMS Hyg Infect Control. 2017 Sep 28:12:Doc15. doi: 10.3205/dgkh000300. eCollection 2017.

Abstract

Background: The pickle, a traditional fermented product, is popular among Iranians. Much research has been conducted worldwide on this food group. Due to a lack of related data in Iran, this study was conducted to isolate and identify dominant lactic acid bacteria (LAB) in pickles and salted pickles. Materials and methods: Seventy samples were collected from different regions of Iran. The isolated bacteria were identified as LAB by Gram staining and catalase by using MRS agar. Then, those strains were identified at the species level by physiological tests (e.g., gas production from glucose, arginine hydrolysis, CO2 production from glucose in MRS broth, carbohydrate fermentation) and growth at temperatures of 15°C, 30°C, and 45°C in MRS broth for 3 days. The probiotic characteristics of these bacteria were studied using acid and bile tolerance. The corresponding results were verified using PCR analyses of the 16S rDNA region. Results: 114 presumptive lactic acid bacteria (LAB) with Gram-positive and catalase-negative properties were obtained from the samples. The results revealed that all isolated bacteria were identfied as Lactobacillus (L.) plantarum, L. brevis, L. pentosus, L. casei, L. paracasei and Leuconostoc mesenteroides. The predominant LAB in these pickles was L. plantarum, which was isolated from most of the samples. Among the 114 LAB, 7 isolated species have probiotic potential. Six out of seven were recognized as L. plantarum and one remained unidentifiable by biochemical testing. PCR analysis and sequencing of the 16S rDNA region using 27f and 1522r primers showed that all of the probiotic strains were L. plantarum. Conclusion: The results of this study showed that the dominant LAB in traditional Persian pickled vegetables are L. plantarum, L. brevis, L. pentosus, L. casei, L. paracasei, and Leuconostoc mesenteroides. Moreover, L. plantarum was recognized as a probiotic species in pickled vegetables. The raw data obtained from this study can be used in the pickling industry to improve the nutritional value of products.

Hintergrund: Das Essiggemüse, ein traditionelles vergorenes Produkt, ist bei der iranischen Bevölkerung sehr beliebt. Es wurden weltweit bereits viele Forschungsarbeiten zu diesem Lebensmittel durchgeführt. Bisher sind die Ergebnisse jedoch nur unzusammenhängend. Daher soll im Rahmen dieser Studie die Vielfalt der dominanten Milchsäurebakterien in Essig- und Salzgurken isoliert und identifiziert werden.Material und Methoden: Es wurden 70 Proben aus verschiedenen Regionen des Irans analysiert. Die isolierten Bakterien wurden durch Gram-Färbung und Katalase-Testung sowie unter Verwendung von MRS-Agar als Milchsäurebakterien (LAB) identifiziert. Die Spezies dieser Stämme wurde durch physiologische Tests gesichert, wie Gasbildung von NH3 aus Arginin und von CO2 aus Glukose in Durham-Röhrchen mit MRS-Bouillon, das Wachstum bei Temperaturen von 15°C, 30°C und 45°C in MRS-Bouillon für 3 d sowie die Kohlenhydratfermentation. Die probiotischen Eigenschaften dieser Bakterien wurden unter Beobachtung ihrer Säure- und Gallentoleranz erfasst. Die Ergebnisse wurden mittels PCR-Analyse der 16S-rDNA Region verifiziert.Ergebnisse: Durch experimentelle Untersuchungen wurden insgesamt 114 mutmaßliche LAB mit Gram-positiven und Katalase-negativen Eigenschaften identifiziert. Die Ergebnisse zeigten, dass alle isolierten Bakterien als Lactobacillus (L). plantarum, L. brevis, L. pentosus, L. casei, L. paracasei und Leuconostoc mesenteroides identifiziert wurden. In dem Gemüse wurde aus den meisten Proben überwiegend L. plantarum isoliert. Von den 114 LAB haben 7 isolierte Bakterien probiotisches Potenzial. Sechs von sieben wurden als L. Plantarum identifiziert, eine Spezies konnte nicht durch biochemische Untersuchungen detektiert werden. PCR-Analyse und Sequenzierung der 16S-rDNA-Region unter Verwendung von 27f- und 1522r-Primern zeigten, dass alle probiotischen Stämme L. plantarum zugeordnet werden können. Schlussfolgerung: Die Ergebnisse zeigen, dass in traditionellem persischen Essiggemüse überwiegend die LAB L. plantarum, L. brevis, L. pentosus, L. casei, L. paracasei und Leuconostoc mesenteroides zu finden sind. Darüber hinaus wurde L. plantarum als probiotische Spezies in Essiggemüse detektiert. Die aus dieser Studie gewonnenen Rohdaten können in der Essiggemüse-Produktion verwendet werden, um den Nährwert der Produkte zu verbessern.

Keywords: lactic acid bacteria; pickled vegetables; probiotic.