Lait 66 (1986) 431-443
DOI: 10.1051/lait:1986428

The esterolytic and lipolytic activities of the Lactobacilli. II. Detection of the esterase system of Lactobacillus helveticus, Lactobacillus bulgaricus. Lactobacillus lactis and Lactobacillus acidophilus

M. EL SODA^a, Howaida ABD EL WAHAB^a, Nihal EZZAT^a, M.J. DESMAZEAUD^b and A. ISMAIL<sup>a

a</sup>  Faculty of Agriculture, Dept. of Agricultural Industries, Alexandria University, Alexandria, Egypt
^b  I.N.R.A., Laboratoire de Microbiologie laitière, C.N.R.Z., 78350 Jouy-en-Josas, France

Abstract - In the present work we report the intracellular esterolytic activities of Lactobacillus helveticus, L. bulgaricus, L. lactis and-L. acidophilus using several nitrophenyl derivatives of fatty acids. All the tested lactobacilli show activities towards derivatives up to five carbons. P-nitrophenyl derivatives were hydrolysed significantly faster than the O-nitrophenyl derivatives. L. lactis and L. acidophilus strains can be distinguished from the strains of L. bulgaricus and L. helveticus by their higher esterase activities.
After electrophoretic separation in 7 % acrylamide gels, zymograms showed three main bands distributed from RF 0.5 to RF 0.3 for L. helveticus. From L. bulgaricus, four bands were distinguished, three of them with electrophoretic mobilities similar to main bands in L. helveticus. Some of the L. acidophilus and L. lactis strains were distinguished by the presence of up to three additional bands of lower electrophoretic mobility.
On the other hand, the specific activity of esterase increased gradually during the growth of L. helveticus. The trend was different for the esterase system of L. bulgaricus since activity was almost similar during the different stages of growth.
Generally, the optimum temperature for esterase production by the thermophilic lactobacilli was found to be 40-45° C. Little specific activity was detected after cell growth either at 35 or 55° C.
In conclusion, thermophilic lactobacilli possess a complex esterolytic system. It is specific towards short chain fatty acids. Unfortunately, differences between strains are two little for use of these results as a tool for the taxonomy of Lactobacilli. However, this type of enzymatic activities could be used as an indicator for the detection and the control of strains in mixed lactic acid bacteria cultures.

Résumé - Les activités estérolytiques et lipolytiques des lactobacilles
Très peu d'études ayant été consacrées aux systèmes estérasiques et lipolytiques des bactéries lactiques, une étude générale a été entreprise visant à caractériser ce type d'activités chez les lactobacilles. Dans la présente communication, les enzymes intracellulaires ont été caractérisées en utilisant différents dérivés O- et p-nitrophényl d'acides gras. Toutes les souches testées montraient une activité estérolytique envers ces dérivés jusqu'à cinq atomes de carbone au plus. Les dérivés para étaient en général hydrolysés plus rapidement que les dérivés ortho. Les souches de L. lactis et L. acidophilus se distinguaient des souches de L. bulgaricus et L. helveticus par leurs plus fortes activités spécifiques.
Après séparation électrophorétique et analyse colorimétrique de l'hydrolyse de plusieurs substrats, les souches et les espèces révélaient des équipements enzymatiques différents. Chez L. helveticus, trois activités principales étaient distribuées de RF 0,5 à RF 0,3. L'une d'elles montrait une large spécificité hydrolysant les dérivés de l'acétate, du propionate et du butyrate. Chez L. bulgaricus, sur les quatre bandes mises en évidence, trois coïncidaient avec les activités principales de L. helveticus. Chez L. acidophilus une seule activité était commune à toutes les souches. D'autre part, chez L. acidophilus et L. lactis certaines souches se caractérisaient par des activités de faible mobilité électrophorétique.
L'activité spécifique estérasique augmentait graduellement au cours de la croissance de L. helveticus. Le maximum de production était observé au début de la phase stationnaire de croissance. La tendance était différente pour L. bulgaricus puisque l'activité spécifique estérasique était presque identique pour toutes les phases de croissance. D'autre part, la température optimum de production était 40-45° C. Les activités spécifiques diminuaient notablement si les cellules étaient produites à 35 ou 55° C.
En conclusion, les lactobacilles thermophiles possèdent un riche équipement en activités estérasiques spécifiques des acides gras à courte chaîne. Les différences entre espèces ne sont pas assez marquées pour pouvoir être utilisées dans un but taxonomique. Cependant, la présence de ce type d'activité est intéressante dans une optique de caractérisation précise des souches d'intérêt technologique et pourrait servir de " marqueur " pour suivre la croissance des souches utilisées en mélange, par exemple.

Key words: Esterase / Electrophoretic separation / Physiological age / Thermobacte-rium / Lactobacilli / Lactobacillus helveticus / Lactobacillus bulgaricus / Lactobacillus lactis / Lactobacillus acidophilus

Mots clés : Estérase / Séparation électrophorétique / Age physiologique / Thermo-bacterium / Lactobacilles / Lactobacillus helveticus / Lactobacillus bulgaricus / Lactobacillus lactis / Lactobacillus acidophilus