Charakterystyka Lactobacillus, taksonomia, morfologia, korzyści



Lactobacillus jest rodzajem bakterii utworzonych przez serię pożytecznych gatunków szczególnie interesujących w przemyśle. Słowo Lactobacillus pochodzi z „lactis”, co oznacza mleko i „Bacillus”, co oznacza małe pałeczki.

Rodzaj został sklasyfikowany jako cecha fenotypowa rodzaju przeprowadzonej fermentacji. Podstawą fizjologiczną tej klasyfikacji jest obecność enzymów aldolazy difosforanowej fruktozy 1 i 6 i fosfoketolazy, które są kluczowe w homo- lub heterofermentacyjnym metabolizmie heksoz i pentoz, odpowiednio.

Jego właściwości fermentacyjne i produkty przemiany materii tworzą bakterie z rodzaju Lactobacillus są jednymi z pierwszych organizmów wykorzystywanych przez człowieka do produkcji żywności.

Są one również wykorzystywane do ich zachowania, poprzez hamowanie inwazji innych mikroorganizmów, które powodują choroby pochodzenia żywności.

Płeć Lactobacillus Stało się istotnym elementem nowoczesnej żywności i nowych technologii przemysłowych, ze względu na zainteresowanie jej korzystnymi efektami i właściwościami funkcjonalnymi.

Indeks

  • 1 Charakterystyka
  • 2 Taksonomia
  • 3 Morfologia
    • 3.1 Charakterystyka mikroskopowa
    • 3.2 Charakterystyka makroskopowa 
  • 4 korzyści
  • 5 referencji

Funkcje

Te pałeczki są zwykle nieruchliwe, ale niektóre gatunki mają ruchliwość z powodu obecności wici obwodowej. Są Gram-dodatnie, jednak jeśli są martwe bakterie, barwią się na czerwono, dając obraz zmienny Grama przed barwieniem Grama.

Nie sporulują, a niektóre szczepy mają ciała dwubiegunowe, które prawdopodobnie zawierają polifosforan.

Homofermentacyjne Lactobacillus przedstawiają wewnętrzne granulki ujawnione przez barwienie metodą Grama lub przez barwienie błękitem metylenowym.

Do diagnozy i identyfikacji gatunku najbardziej użyteczną metodą jest reakcja łańcuchowa polimerazy (PCR).

Ściana komórkowa i ultrastruktura

Ściana komórkowa rodzaju Lactobacillus, obserwowana pod mikroskopem elektronowym, jest typowo Gram-dodatnia i zawiera peptydoglikany (mureiny) typu kilku chemotypów lizyny-D-asparaginy.

Ta ściana zawiera również polisacharydy związane z peptydoglikanem przez wiązania fosfodiestrowe, ale tylko niektóre kwasy teichoiczne są z nim związane u niektórych gatunków.

Zawiera również duże mezosomy, które charakteryzują ten rodzaj.

Charakterystyka biochemiczna

Większość nie ma aktywności proteolitycznej lub lipolitycznej w pożywkach zawierających białka lub tłuszcze.

Jednak niektóre szczepy mogą wykazywać niewielką aktywność proteolityczną ze względu na proteazy i peptydazy związane ze ścianą komórkową lub uwalniane przez nią, jak również słabą aktywność lipolityczną dzięki działaniu wewnątrzkomórkowych lipaz..

Zwykle nie redukują azotanów, ale niektóre gatunki robią to, gdy pH jest powyżej 6,0.

Lactobacilli nie upłynniają żelatyny ani nie trawią kazeiny. Nie wytwarzają również indolu ani kwasu siarkowego (H2S), ale większość wytwarza małe ilości rozpuszczalnego azotu.

Są one katalazo-ujemne, chociaż niektóre szczepy wytwarzają enzym pseudokatalazy, który rozkłada nadtlenek wodoru.

Są negatywnym cytochromem, z powodu braku porfiryn i wykazują negatywną reakcję benzydyny.

Dobrze rosną w płynnym podłożu, gdzie szybko wytrącają się po zatrzymaniu wzrostu, tworząc miękki, ziarnisty lub lepki osad, bez tworzenia biofilmów.

Lactobacillus nie rozwija typowych zapachów, gdy rośnie we wspólnych mediach, jednak przyczyniają się do modyfikowania smaku fermentowanej żywności, wytwarzając lotne związki, takie jak diacetyl i jego pochodne, a nawet siarkowodór (H2S) i aminy w serze.

Warunki odżywiania i wzrostu

Lactobacilli wymagają węglowodanów jako źródeł węgla i energii. Także aminokwasy, witaminy i nukleotydy.

Podłoża hodowlane pałeczek kwasu mlekowego powinny zawierać ulegające fermentacji węglowodany, pepton, ekstrakt mięsny i ekstrakt drożdżowy.

Jeszcze lepiej, jeśli zostaną uzupełnione sokiem pomidorowym, manganem, octanem i estrami kwasu oleinowego, zwłaszcza Tween 80, ponieważ jest to stymulujące, a nawet niezbędne dla wielu gatunków.

Gatunki z rodzaju Lactobacillus dobrze rosną w lekko kwaśnych środowiskach, o początkowym pH 6,4-4,5 i optymalnym rozwoju między 5,5 a 6,2. i zmniejsza się znacząco w mediach neutralnych lub lekko zasadowych.

Lactobacillus są w stanie obniżyć pH substratu, gdzie są poniżej 4, przez tworzenie kwasu mlekowego.

W ten sposób unikają lub przynajmniej znacznie zmniejszają wzrost prawie wszystkich innych konkurencyjnych mikroorganizmów, z wyjątkiem innych bakterii kwasu mlekowego i bakterii drożdżowych.

Wymagania dotyczące tlenu

Większość szczepów Lactobacillus są głównie tolerancyjne; jej optymalny wzrost osiąga się w warunkach mikroaerofilnych lub beztlenowych.

Wiadomo, że wzrost stężenia CO2 (około 5% lub do 10%) może stymulować wzrost, zwłaszcza na powierzchni mediów.

Temperatura wzrostu

Większość pałeczek kwasu mlekowego jest mezofilna (30-40 ° C), z górną granicą 40 ° C. Chociaż zakres temperatur dla wzrostu wynosi od 2 do 53 ° C, niektóre rosną poniżej 15 ° C lub 5 ° C i istnieją szczepy, które rosną w niskich temperaturach, blisko punktu zamarzania (na przykład te, które żyją w mrożonych mięsach i rybach ).

Z drugiej strony, istnieją „termofilne” pałeczki kwasu mlekowego, które mogą mieć górną granicę temperatury 55 ° C i nie rosną poniżej 15 ° C.

Metabolizm

Mikroorganizmom tym brakuje układów cytochromu do przeprowadzenia fosforylacji oksydacyjnej i nie posiadają enzymów dysmutazy ponadtlenkowe lub katalazy.

Członkowie tego rodzaju przekształcają glukozę i podobny aldehyd w heksozy w kwas mlekowy przez homofermentację lub kwas mlekowy i inne dodatkowe produkty końcowe, takie jak kwas octowy, etanol, dwutlenek węgla, kwas mrówkowy i kwas bursztynowy przez heterofermentację.

Wrażliwość na antybiotyki i leki

Pałeczki kwasu mlekowego są wrażliwe na większość antybiotyków aktywnych wobec bakterii Gram-dodatnich. Zbadano wrażliwość bakterii kwasu mlekowego na antybiotyki stosowane jako dodatki do żywności.

Siedlisko

Lactobacilli można znaleźć w produktach mlecznych, serach, zbożach, mięsie lub produktach rybnych, źródłach wody, ściekach, piwach, winach, owocach i sokach owocowych, kapuście i innych fermentowanych warzywach, takich jak kiszonki, zakwas i pulpy.

Również część normalnej flory jamy ustnej, przewodu pokarmowego i pochwy wielu zwierząt o stabilnej temperaturze, w tym człowieka.

Można je również znaleźć w siedliskach wtórnych, takich jak nawozy pochodzenia organicznego.

Taksonomia

Domena: bakterie

Dział: Firmicutes

Klasa: Bacilli

Zamówienie: Lactobacillales

Rodzina: Lactobacillaceae

Rodzaj: Lactobacillus.

Morfologia

Charakterystyka mikroskopowa

Pałeczki mają około 2–6 μm długości. Czasami można je zobaczyć z zaokrąglonymi końcami. Jego rozkład w przestrzeni może być izolowany lub w krótkich łańcuchach. Niektóre tworzą palisady.

Są Gram-dodatnie, gdy są barwione za pomocą barwienia metodą Grama.

The Lactobacillus mają peptydoglikan w ścianie komórkowej, a takżeZawierają wtórną warstwę polimerową (SCWP), składającą się z teichoiku, lipoteichoiku, lipoglikanu, kwasu teikuronowego.

Wiele gatunków z rodzaju Lactobacillus Mają w swoich opakowaniach dodatkową warstwę białek zwanych warstwą S lub warstwą powierzchniową (S i warstwa).

W tym gatunku są gatunki, takie jak L. acidophilus, L. brevis, L. crispatus, L. gasseari, L. helveticus, L. kefir między innymi.

Charakterystyka makroskopowa 

Kolonie z Lactobacillus w nośnikach stałych są małe (2-5 mm), wypukłe, miękkie, z pełnymi marginesami, nieprzezroczyste i bez pigmentów.

Niektóre szczepy mogą mieć żółtawe lub czerwonawe zabarwienie. Większość ma szorstkie kolonie, podczas gdy inne, jak Lactobacillus confusus, przedstawiają lepkie kolonie.

Korzyści

Płeć Lactobacillusjest korzystny dla zdrowia, zarówno ludzi, jak i zwierząt.

Korzyści są wymienione poniżej:

Stabilizuje florę jelitową, zwiększając odporność na infekcje w tym miejscu

Na przykład, Lactobacillus GG wydaje się wytwarzać substancje przeciwbakteryjne, które są aktywne przeciwko różnym bakteriom, takim jak E. coli, Streptococcus, Clostridium difficile, Bacteroides fragilis i Salmonella.

Substancje te są związkami aromatycznymi, takimi jak diacetyl, aldehyd octowy, reuteryna, enzymy bakteriolityczne, bakteriocyny i inne.

  • Zapobiega i kontroluje niektóre choroby, takie jak rak jelita grubego.
  • Poprawa jakości ochrony niektórych rodzajów żywności.
  • Są one wykorzystywane przez przemysł jako punkt wyjścia do uzyskiwania produktów biotechnologicznych mających zastosowanie w rozwiązywaniu problemów zdrowotnych ludzi i zwierząt.
  • Wpływać na biodostępność składników odżywczych, ułatwiając rozpad białek mleka pełnego, uwalniając wapń i magnez w dużych ilościach.
  • Są również zaangażowani w syntezę witamin z grupy B i fosforanów.

Patogeniczność

Patogenność pałeczek kwasu mlekowego jest rzadka, chociaż ostatnio odnotowano pewne procesy zakaźne u ludzi, w których te mikroorganizmy były zaangażowane.

Wśród nich są próchnica zębów, choroba reumatyczna naczyń, ropnie, posocznica i zakaźne zapalenie wsierdzia, spowodowane przez L. casei subsp. rhamnosus, L. acidophilus, L. plantarum i czasami Lactobacillus salivarius.

Jednak biochemiczne podstawy takiej patogenności są nadal nieznane.

Tabela: Rodzaje zakażeń powodowanych przez różne gatunki z rodzaju Lactobacillus

Referencje

  1. Kale-Pradhan PB, Jassal HK, Wilhelm SM. Rola Lactobacillus w zapobieganiu biegunce związanej z antybiotykami: metaanaliza. Farmakoterapia. 2010; 30 (2): 119-26.
  2. Reid G. Podstawa naukowa probiotycznych szczepów Lactobacillus. Mikrobiologia stosowana i środowiskowa. 1999; 65 (9): 3763-3766.
  3. Harty DW, Oakey HJ, Patrikakis M, Hume EB, Knox KW. Potencjał chorobotwórczy Lactobacilli. Jant J Food Microbiol. 1994; 24 (1-2): 179-89.
  4. Koneman E, Allen S, Janda W, Schreckenberger P, Winn W. (2004). Diagnostyka mikrobiologiczna. (5 wyd.) Argentyna, redakcja Panamericana S.A..
  5. Ellie Goldstein, Tyrrell K, Citron D. Lactobacillus Gatunki: Złożoność taksonomiczna i kontrowersyjne wrażliwości Kliniczne choroby zakaźne, 2015; 60 (2): 98-107