Lait 82 (2002) 103-112 DOI: 10.1051/lait:2001009

Nutraceutical production by propionibacteria

Jeroen Hugenholtz^{a, b}, Jan Hunik^c, Helena Santos^d and Eddy Smid<sup>a

a</sup>  NIZO Food Research, PO Box 20, 6710 BA, Ede, The Netherlands
^b  Wageningen Centre for Food Sciences, PO Box 557, 6700 AN Wageningen, The Netherlands
^c  DSM Food Specialties, PO Box 1, 2600 MA Delft, The Netherlands
^d  Instituto de Biologica Experimental e Technologica, Oeiras, Portugal

Abstract
Propionibacteria are able to produce a wide variety of food components that are benificial to the human health. First of all, because of its unique metabolism, Propionibacterium contains a wide variety of co-factors, mainly involved in transfer and rearrangement of C1-compounds. This microorganism has been known for decades as an efficient vitamin B ₁₂ (deoxy adenosyl cobalamin) producer. In this contribution, a new fermentation strategy is described leading to fermentation broths with high levels of this vitamin. In addition, some strains within the Propionibacterium genus can produce large amounts of folic acid. Other potential beneficial or nutritional ingredients produced by these bacteria are anti-microbial compounds such as propionic acid and bacteriocins. Propionic acid is reported to have potent growth-inhibiting effects on fungi and as such the Propionibacterium fermentation has great potential in food preservation. In addition, several bacteriocins have been found to be produced by these bacteria such as propionicin PLG-1 and jenseniin G, acting against a variety of Gram(+) bacteria. Finally, the production of high (intracellular) levels of the low-calorie sugar trehalose is reported. This sugar, presumably, functions as compatible solute in this bacterium and certain strains accumulate huge amounts under selected conditions. The possibility for application of this metabolism are discussed.

Résumé
Production de nutraceutiques par les bactéries propioniques. Les bactéries propioniques sont capables de produire une grande variété de composés alimentaires bénéfiques pour la santé humaine. En premier lieu, en raison de son métabolisme unique, Propionibacterium contient une grande variété de co-facteurs, principalement impliqués dans le transfert et le réarrangement de composés C1. Ce microorganisme a été reconnu depuis des décennies comme producteur efficace de vitamine B ₁₂ (deoxy adenosyl cobalamine). Dans cet article, une nouvelle stratégie de fermentation est décrite conduisant à des bouillons de fermentation avec des niveaux élevés de cette vitamine. De plus, certaines souches dans le genre Propionibacterium peuvent produire de grandes quantités d'acide folique. D'autres ingrédients potentiellement bénéfiques ou nutritionnels produits par ces bactéries sont des composés anti-microbiens comme l'acide propionique et les bactériocines. L'acide propionique est décrit pour avoir des effets puissants d'inhibition de la croissance fongique, et de ce fait, la fermentation de Propionibacterium a de grandes potentialités en conservation des aliments. De plus, plusieurs bactériocines sont produites par ces bactéries telles que la propionicine PLG-1 et la jenseniine G, actives contre plusieurs bactéries Gram(+). Enfin, la production de niveaux élevés (intracellulaires) de tréhalose, sucre peu calorique, a été décrite. Ce sucre, probablement, fonctionne comme soluté compatible dans cette bactérie, et certaines souches accumulent de quantités très élevées sous certaines conditions. La possibilité d'application de ce métabolisme est discutée.

Key words: Propionibacterium / folate / vitamin B ₁₂ / trehalose / antimicrobial

Mots clés : Propionibacterium / folate / vitamine B ₁₂ / tréhalose / composé antimicrobien / bactériocine

Correspondence and reprints: Jeroen Hugenholtz Tel.: (31) 318 659 540; fax: (31) 318 650 400;
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