LACTOBACILLUS: CHARAKTERYSTYKA, MORFOLOGIA, KORZYŚCI - BIOLOGIA - 2026

Lactobacillus to rodzaj bakterii, na który składa się wiele pożytecznych gatunków o szczególnym znaczeniu dla przemysłu. Słowo Lactobacillus pochodzi od „lactis”, co oznacza mleko, oraz „bacillus”, co oznacza małe pałeczki.

Rodzaj został sklasyfikowany ze względu na fenotypową charakterystykę rodzaju prowadzonej fermentacji. Fizjologiczną podstawą tej klasyfikacji jest obecność enzymów fruktozy 1 i 6 difosforanowej aldolazy i fosfoketolazy, które odgrywają kluczową rolę w homo lub hetero fermentacyjnym metabolizmie odpowiednio heksoz i pentoz.

Jego właściwości fermentacyjne i produkty przemiany materii sprawiają, że bakterie z rodzaju Lactobacillus należą do pierwszych organizmów wykorzystywanych przez człowieka do produkcji żywności.

Są również wykorzystywane do ich konserwacji, poprzez hamowanie inwazji innych mikroorganizmów wywołujących choroby przenoszone przez żywność.

Rodzaj Lactobacillus stał się niezbędnym elementem nowoczesnego żywienia i nowych technologii przemysłowych, ze względu na zainteresowanie jego korzystnym działaniem i właściwościami funkcjonalnymi.

cechy

Te pałeczki są na ogół niemotywne, ale niektóre gatunki są ruchliwe z powodu wici okołoszycowej. Są one Gram dodatnie, jednak jeśli są martwe bakterie, zabarwiają się na czerwono, dając zmienny obraz Grama w obecności barwienia Grama.

Nie zarodnikują, a niektóre szczepy mają ciałka dwubiegunowe, które prawdopodobnie zawierają polifosforan.

Homofermentacyjne Lactobacillus mają wewnętrzne granulki widoczne przez barwienie Grama lub barwienie błękitem metylenowym.

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

Ściana komórkowa i ultrastruktura

Ściana komórkowa z rodzaju Lactobacillus, obserwowana pod mikroskopem elektronowym, jest typowo Gram dodatnia, zawiera peptydoglikany (mureiny) typu lizyna-D-asparagina o różnych chemotypach.

Ta ściana zawiera również polisacharydy połączone z peptydoglikanem wiązaniami fosfodiestrowymi, ale tylko u niektórych gatunków są z nią spokrewnione kwasy teichojowe.

Zawiera również duże mezosomy, które charakteryzują ten rodzaj.

Charakterystyka biochemiczna

Większość z nich nie wykazuje aktywności proteolitycznej ani 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 przez nią uwalniane, a także słabą aktywność lipolityczną z powodu działania lipaz wewnątrzkomórkowych.

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

Lactobacilli nie upłynniają żelatyny ani nie trawią kazeiny. Nie wytwarzają również indolu ani siarkowodoru (H ₂ S), ale większość z nich wytwarza niewielkie ilości rozpuszczalnego azotu.

Są ujemne pod względem katalazy, chociaż niektóre szczepy wytwarzają enzym pseudokatalazy, który rozkłada nadtlenek wodoru.

Są cytochromem ujemne ze względu na brak porfiryn i wykazują ujemną reakcję benzydynową.

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

Lactobacillus nie wytwarzają typowych zapachów, gdy rosną w zwykłych pożywkach, jednak przyczyniają się do zmiany smaku sfermentowanej żywności, wytwarzając lotne związki, takie jak diacetyl i jego pochodne, a nawet siarkowodór (H ₂ S) i aminy w serze.

Warunki odżywiania i wzrostu

Lactobacilli wymagają węglowodanów jako źródła węgla i energii. Również aminokwasy, witaminy i nukleotydy.

Pożywki hodowlane pałeczek kwasu mlekowego powinny zawierać węglowodany ulegające fermentacji, pepton, wyciąg z mięsa i ekstrakt drożdżowy.

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

Gatunki z rodzaju Lactobacillus dobrze rosną w lekko kwaśnych pożywkach, przy początkowym pH 6,4-4,5 i optymalnym rozwoju między 5,5 a 6,2. i znacznie spada w obojętnych lub lekko zasadowych mediach.

Lactobacillus są zdolne do obniżania pH substratu poniżej 4 poprzez tworzenie kwasu mlekowego.

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

Potrzeby tlenu

Większość szczepów Lactobacillus jest głównie odpornych na działanie powietrza; jego optymalny wzrost osiąga się w warunkach mikroaerofilnych lub beztlenowych.

Wiadomo, że wzrost stężenia CO ₂ (o około 5% lub do 10%) może stymulować wzrost, zwłaszcza na powierzchni podłoża.

Temperatura wzrostu

Większość pałeczek kwasu mlekowego jest mezofilna (30-40 ° C), z górną granicą 40 ° C. Chociaż ich zakres temperatur wzrostu wynosi od 2 do 53 ° C, niektóre rosną poniżej 15 ° C lub 5 ° C i istnieją odmiany, które rosną w niskich temperaturach, bliskich zamarzaniu (na przykład te, które zamieszkują zamrożone mięso i ryby ).

Z drugiej strony istnieją "termofilne" pałeczki kwasu mlekowego, które mogą mieć górną granicę temperatury 55ºC i nie rosnąć poniżej 15ºC.

Metabolizm

Te mikroorganizmy nie mają układów cytochromowych do przeprowadzania fosforylacji oksydacyjnej i nie mają dysmutaz ponadtlenkowych ani katalazy.

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

Wrażliwość na antybiotyki i leki

Lactobacillus są wrażliwe na większość antybiotyków działających przeciwko bakteriom Gram-dodatnim. Możliwe było badanie wrażliwości jelitowych pałeczek 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 warzywach fermentowanych, takich jak: kiszonka, kwaśne ciasto i pulpa.

Są również częścią normalnej flory jamy ustnej, przewodu pokarmowego i pochwy wielu zwierząt, w tym człowieka, ze stabilną temperaturą.

Można je również znaleźć w siedliskach drugorzędnych, takich jak nawozy organiczne.

Taksonomia

Domena: Bakterie

Oddział: Firmicutes

Klasa: Bacilli

Zamówienie: Lactobacillales

Rodzina: Lactobacillaceae

Rodzaj: Lactobacillus.

Morfologia

Charakterystyka mikroskopowa

Pałeczki mają około 2 - 6 μ długości. Czasami można je zobaczyć z zaokrąglonymi końcami. Jego dystrybucja w przestrzeni może być izolowana lub w krótkich łańcuchach. Niektóre tworzą palisady.

W przypadku wybarwienia metodą Grama są one Gram dodatnie.

Lactobacillus posiadają peptydoglikan w swojej ścianie komórkowej, a także zawierają wtórną warstwę polimerową (SCWP), która składa się z kwasów teichojowego, lipotejchojowego, lipoglikanu i teikuronowego.

Wiele gatunków z rodzaju Lactobacillus ma w swoich otoczkach dodatkową warstwę białek zwaną warstwą S lub warstwą powierzchniową (S & warstwa).

W obrębie tego rodzaju znajdują się między innymi L. acidophilus, L. brevis, L. crispatus, L. gasseari, L. helveticus, L. kefir.

Charakterystyka makroskopowa

Kolonie Lactobacillus na podłożach stałych są małe (2-5 mm), wypukłe, gładkie, z całymi brzegami, nieprzezroczyste i bez pigmentów.

Niektóre odmiany mogą być żółtawe lub czerwonawe. Większość ma szorstkie kolonie, podczas gdy inne, takie jak Lactobacillus confusus, mają śluzowate kolonie.

Korzyści

Rodzaj Lactobacillus jest korzystny dla zdrowia ludzi i zwierząt.

Korzyści są wymienione poniżej:

Stabilizuje florę jelitową poprzez zwiększenie odporności na infekcje w tym miejscu

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

Substancje te to związki aromatyczne, takie jak między innymi diacetyl, aldehyd octowy, reuterina, enzymy bakteriolityczne, bakteriocyny.

• Zapobiega i kontroluje niektóre choroby, takie jak rak okrężnicy.
• Poprawiają jakość konserwacji niektórych produktów spożywczych.
• Są wykorzystywane przez przemysł jako punkt wyjścia do pozyskiwania produktów biotechnologicznych mających zastosowanie do rozwiązywania problemów zdrowotnych zarówno ludzi, jak i zwierząt.
• Wpływają na biodostępność składników odżywczych, ułatwiając rozkład białek mleka pełnego, uwalniając wapń i magnez w dużych ilościach.
• Biorą również udział w syntezie witamin z grupy B i fosforanów.

Patogeniczność

Patogeniczność pałeczek kwasu mlekowego jest rzadka, chociaż ostatnio donoszono o pewnych procesach zakaźnych u ludzi, w których stwierdzono udział tych mikroorganizmów.

Należą do nich próchnica zębów, reumatyczna choroba naczyń, ropnie, posocznica i infekcyjne zapalenie wsierdzia, wywoływane przez L. casei subsp. rhamnosus, L. acidophilus, L. plantarum i sporadycznie Lactobacillus salivarius.

Jednak podstawy biochemiczne takiej patogeniczności są nadal nieznane.

Tabela: Rodzaje infekcji wywoływanych przez różne gatunki z rodzaju Lactobacillus

Bibliografia

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. Naukowe podstawy szczepów probiotycznych Lactobacillus. Mikrobiologia stosowana i środowiskowa. 1999; 65 (9): 3763-3766.
3. Harty DW, Oakey HJ, Patrikakis M, Hume EB, Knox KW. Potencjał chorobotwórczy Lactobacilli. I nt J Food Microbiol. 1994; 24 (1–2): 179–89.
4. Koneman E, Allen S, Janda W, Schreckenberger P, Winn W. (2004). Diagnoza mikrobiologiczna. (Wyd. 5). Argentyna, od redakcji Panamericana SA
5. Ellie Goldstein, Tyrrell K, Citron D. Lactobacillus Gatunki: Złożoność taksonomiczna i kontrowersyjne wrażliwości Kliniczne choroby zakaźne, 2015; 60 (2): 98–107