LACTOBACILLUS: EIGENSCHAFTEN, MORPHOLOGIE, VORTEILE - BIOLOGIE - 2025

Lactobacillus ist eine Bakteriengattung, die aus einer Reihe nützlicher Arten besteht, die für die Industrie von besonderem Interesse sind. Das Wort Lactobacillus kommt von "Lactis", was Milch bedeutet, und "Bacillus", was kleine Bazillen bedeutet.

Die Gattung wurde nach dem phänotypischen Merkmal der Art der durchgeführten Fermentation klassifiziert. Die physiologische Grundlage dieser Klassifizierung ist das Vorhandensein der Enzyme Fructose 1 & 6-Diphosphataldolase und Phosphoketolase, die für den homo- oder hetero-fermentativen Metabolismus von Hexosen bzw. Pentosen von entscheidender Bedeutung sind.

Aufgrund seiner fermentativen Eigenschaften und seiner Stoffwechselprodukte gehören die Bakterien der Gattung Lactobacillus zu den ersten Organismen, die der Mensch zur Herstellung von Lebensmitteln verwendet.

Sie werden auch zu ihrer Konservierung verwendet, indem sie das Eindringen anderer Mikroorganismen hemmen, die durch Lebensmittel übertragene Krankheiten verursachen.

Die Gattung Lactobacillus ist aufgrund des Interesses an ihren vorteilhaften Wirkungen und funktionellen Eigenschaften zu einem wesentlichen Element für die moderne Ernährung und neue industrielle Technologien geworden.

Eigenschaften

Diese Bazillen sind im Allgemeinen nicht beweglich, aber einige Arten sind aufgrund peritrichöser Flagellen beweglich. Sie sind grampositiv. Wenn jedoch tote Bakterien vorhanden sind, färben sie sich rot und ergeben bei Vorhandensein einer Gramfärbung ein variables Grambild.

Sie sporulieren nicht und einige Stämme haben bipolare Körper, die wahrscheinlich Polyphosphat enthalten.

Homofermentative Lactobacillus haben innere Körnchen, die durch Gram-Färbung oder durch Methylenblau-Färbung sichtbar werden.

Für die Diagnose und Identifizierung der Spezies ist die Polymerasekettenreaktion (PCR) die nützlichste Methode.

Zellwand und Ultrastruktur

Die unter einem Elektronenmikroskop beobachtete Zellwand der Gattung Lactobacillus ist typischerweise grampositiv und enthält Peptidoglycane (Mureine) vom Typ Lysin-D-Asparagin verschiedener Chemotypen.

Diese Wand enthält auch Polysaccharide, die über Phosphodiesterbindungen an das Peptidoglycan gebunden sind, bei einigen Arten sind jedoch nur Teichoesäuren verwandt.

Es enthält auch große Mesosomen, die diese Gattung charakterisieren.

Biochemische Eigenschaften

Die meisten haben keine proteolytische oder lipolytische Aktivität in Medien, die Proteine ​​oder Fette enthalten.

Einige Stämme können jedoch eine leichte proteolytische Aktivität aufgrund von Proteasen und Peptidasen zeigen, die an die Zellwand gebunden sind oder von dieser freigesetzt werden, sowie eine schwache lipolytische Aktivität aufgrund der Wirkung intrazellulärer Lipasen.

Sie reduzieren normalerweise keine Nitrate, aber bestimmte Arten tun dies, wenn der pH-Wert über 6,0 liegt.

Laktobazillen verflüssigen weder Gelatine noch verdauen sie Kasein. Sie produzieren auch kein Indol oder Schwefelwasserstoff (H ₂ S), aber die meisten produzieren geringe Mengen an löslichem Stickstoff.

Sie sind Katalase-negativ, obwohl einige Stämme das Enzym Pseudokatalase produzieren, das Wasserstoffperoxid abbaut.

Sie sind aufgrund der Abwesenheit von Porphyrinen Cytochrom-negativ und zeigen eine negative Benzidinreaktion.

Sie wachsen gut in einem flüssigen Medium, wo sie nach Beendigung des Wachstums schnell ausfallen und ein weiches, körniges oder viskoses Sediment ohne Bildung von Biofilmen bilden.

Lactobacillus entwickelt keine typischen Gerüche, wenn es in herkömmlichen Medien gezüchtet wird. Sie tragen jedoch dazu bei, den Geschmack fermentierter Lebensmittel zu verändern und flüchtige Verbindungen wie Diacetyl und seine Derivate sowie Schwefelwasserstoff (H ₂ S) und Amine in Käse zu produzieren.

Ernährung und Wachstumsbedingungen

Laktobazillen benötigen Kohlenhydrate als Kohlenstoff- und Energiequellen. Auch Aminosäuren, Vitamine und Nukleotide.

Lactobacilli-Kulturmedien sollten fermentierbare Kohlenhydrate, Pepton, Fleischextrakt und Hefeextrakt enthalten.

Besser noch, wenn sie mit Tomatensaft, Mangan, Acetat und Ölsäureestern, insbesondere Tween 80, ergänzt werden, da dies für viele Arten anregend und sogar essentiell ist.

Die Arten der Gattung Lactobacillus wachsen gut in leicht sauren Medien mit einem anfänglichen pH-Wert von 6,4-4,5 und einer optimalen Entwicklung zwischen 5,5 und 6,2. und es nimmt in neutralen oder leicht alkalischen Medien deutlich ab.

Lactobacillus kann den pH-Wert des Substrats durch Bildung von Milchsäure unter 4 senken.

Auf diese Weise vermeiden oder verringern sie das Wachstum fast aller anderen konkurrierenden Mikroorganismen mit Ausnahme derjenigen anderer Milchsäurebakterien und der Hefen.

Sauerstoffbedarf

Die meisten Lactobacillus-Stämme sind hauptsächlich aerotolerant; sein optimales Wachstum wird unter mikroaerophilen oder anaeroben Bedingungen erreicht.

Es ist bekannt, dass eine Erhöhung der CO ₂ -Konzentration (von ungefähr 5% oder bis zu 10%) das Wachstum stimulieren kann, insbesondere auf der Oberfläche des Mediums.

Wachstumstemperatur

Die meisten Laktobazillen sind mesophil (30-40 ° C) mit einer Obergrenze von 40 ° C. Obwohl ihr Temperaturbereich für das Wachstum zwischen 2 und 53 ° C liegt, wachsen einige unter 15 ° C oder 5 ° C und es gibt Stämme, die bei niedrigen Temperaturen nahe dem Gefrierpunkt wachsen (zum Beispiel solche, die gefrorenes Fleisch und Fisch bewohnen ).

Auf der anderen Seite gibt es die "thermophilen" Laktobazillen, die eine obere Temperaturgrenze von 55 ° C haben können und nicht unter 15 ° C wachsen.

Stoffwechsel

Diesen Mikroorganismen fehlen die Cytochrom-Systeme, um eine oxidative Phosphorylierung durchzuführen, und sie haben keine Superoxiddismutasen oder Katalasen.

Mitglieder dieser Gattung wandeln Glucose und ähnliche Aldehydhexosen durch Homofermentation in Milchsäure oder durch Heterofermentation in Milchsäure und andere zusätzliche Endprodukte wie Essigsäure, Ethanol, Kohlendioxid, Ameisensäure und Bernsteinsäure um.

Empfindlichkeit gegenüber Antibiotika und Medikamenten

Laktobazillen reagieren empfindlich auf die meisten Antibiotika, die gegen grampositive Bakterien wirken. Es war möglich, die Empfindlichkeit von Darmlaktobazillen gegenüber Antibiotika zu untersuchen, die als Lebensmittelzusatzstoffe verwendet werden.

Lebensraum

Laktobazillen sind in Milchprodukten, Käse, Getreide, Fleisch- oder Fischprodukten, Wasserquellen, Abwasser, Bieren, Weinen, Früchten und Fruchtsäften, Kohl und anderem fermentiertem Gemüse wie Silage, Sauerteig und Fruchtfleisch enthalten.

Sie sind auch Teil der normalen Flora des Mundes, des Magen-Darm-Trakts und der Vagina vieler temperaturstabiler Tiere, einschließlich des Menschen.

Sie kommen auch in sekundären Lebensräumen wie organischen Düngemitteln vor.

Taxonomie

Domäne: Bakterien

Abteilung: Firmicutes

Klasse: Bacilli

Bestellung: Lactobacillales

Familie: Lactobacillaceae

Gattung: Lactobacillus.

Morphologie

Mikroskopische Eigenschaften

Die Bazillen sind ca. 2 - 6 μ lang. Sie können manchmal mit abgerundeten Enden gesehen werden. Seine Verteilung im Raum kann isoliert oder in kurzen Ketten erfolgen. Einige bilden Palisaden.

Sie sind grampositiv, wenn sie mit dem Gram-Farbstoff gefärbt werden.

Lactobacillus besitzen Peptidoglycan in ihrer Zellwand und enthalten auch eine sekundäre Polymerschicht (SCWP), die aus Teichoesäure, Lipoteichonsäure, Lipoglycan und Teicuronsäure besteht.

Viele Arten der Gattung Lactobacillus haben in ihrer Hülle eine zusätzliche Proteinschicht, die als S-Schicht oder Oberflächenschicht (S & Layer) bezeichnet wird.

Innerhalb dieser Gattung befinden sich unter anderem Arten wie L. acidophilus, L. brevis, L. crispatus, L. gasseari, L. helveticus und L. kefir.

Makroskopische Eigenschaften

Lactobacillus-Kolonien auf festen Medien sind klein (2-5 mm), konvex, glatt, mit ganzen Rändern, undurchsichtig und ohne Pigmente.

Einige Stämme können gelblich oder rötlich sein. Die meisten haben raue Kolonien, während andere, wie Lactobacillus confusus, schleimige Kolonien haben.

Leistungen

Die Gattung Lactobacillus wirkt sich positiv auf die Gesundheit von Mensch und Tier aus.

Die Vorteile sind unten aufgeführt:

Stabilisiert die Darmflora durch Erhöhung der Infektionsresistenz an dieser Stelle

Beispielsweise scheint Lactobacillus GG antimikrobielle Substanzen zu produzieren, die gegen verschiedene Bakterien wie E. coli, Streptococcus, Clostridium difficile, Bacteroides fragilis und Salmonella wirksam sind.

Diese Substanzen sind aromatische Verbindungen wie Diacetyl, Acetaldehyd, Reuterin, bakteriolytische Enzyme, Bakteriocine unter anderem.

• Es verhindert und kontrolliert einige Krankheiten wie Darmkrebs.
• Sie verbessern die Qualität der Konservierung bestimmter Lebensmittel.
• Sie werden von der Industrie als Ausgangspunkt verwendet, um biotechnologische Produkte zu erhalten, die zur Lösung von Problemen der menschlichen und tierischen Gesundheit geeignet sind.
• Sie beeinflussen die Bioverfügbarkeit von Nährstoffen, indem sie den Abbau von Vollmilchproteinen erleichtern und Kalzium und Magnesium in großen Mengen freisetzen.
• Sie sind auch an der Synthese von B-Vitaminen und Phosphaten beteiligt.

Pathogenität

Die Pathogenität von Laktobazillen ist selten, obwohl kürzlich einige infektiöse Prozesse beim Menschen berichtet wurden, an denen diese Mikroorganismen beteiligt waren.

Dazu gehören Zahnkaries, rheumatische Gefäßerkrankungen, Abszesse, Septikämie und infektiöse Endokarditis, die durch L. casei subsp. Rhamnosus, L. acidophilus, L. plantarum und gelegentlich Lactobacillus salivarius.

Die biochemischen Grundlagen einer solchen Pathogenität sind jedoch noch unbekannt.

Tabelle: Arten von Infektionen, die durch verschiedene Arten der Gattung Lactobacillus verursacht werden

Verweise

1. Kale-Pradhan PB, Jassal HK, Wilhelm SM. Rolle von Lactobacillus bei der Prävention von Antibiotika-assoziiertem Durchfall: eine Meta-Analyse. Pharmakotherapie. 2010; 30 (2): 119 & ndash; 26.
2. Reid G. Die wissenschaftliche Grundlage für probiotische Lactobacillus-Stämme. Angewandte und Umweltmikrobiologie. 1999; 65 (9): 3763 & ndash; 3766.
3. Harty DW, Oakey HJ, Patrikakis M, Hume EB, Knox KW. Pathogenes Potenzial von Laktobazillen. I nt J Food Microbiol. 1994; 24 (1-2): 179-89.
4. Koneman E., Allen S., Janda W., Schreckenberger P., Winn W. (2004). Mikrobiologische Diagnose. (5. Ausgabe). Argentinien, Editorial Panamericana SA
5. Ellie Goldstein, Tyrrell K., Citron D. Lactobacillus-Spezies: Taxonomische Komplexität und kontroverse Anfälligkeiten Klinische Infektionskrankheiten, 2015; 60 (2): 98–107