Uralkodik | Baktériumok |
---|---|
Osztály | Firmicutes |
Osztály | Bacilli |
Rendelés | Lactobacillales |
Család | Streptococcaceae |
Kedves | Lactococcus |
A Lactococcus lactis (vagy tejsavas laktococcus ) egy gram-pozitív , nem mozgékony, nem sporuláló baktérium ,átlagosan 0,5–1,5 mikrométeres. Ennek a mikroorganizmusnak a sejtjei általában párokban vagy rövid láncokban csoportosulnak, és általában izolálódnak a növényi termékektől, gabonától, babtól, borsótól, burgonyától stb. Azok mikroflóra gombás és mikrobiális nagyon változatos, a nyers tej a kérődző állatok természetesen multimédiás Lactococcus. A bimbófelületet tekintik a tejszennyezés fő forrásának.
Lactococcus lactis egy homofermentatív tejsavbaktérium , annak metabolizmusa van heterotróf , aerotoleráns anaerob . Optimális növekedési hőmérséklete 30 ° C körül van (mezofilnek hívják). Általában egy vagy több plazmidot tartalmaz, amelyek olyan géneket hordoznak, amelyek a környezethez való alkalmazkodás funkcióit kódolják.
A két tejsavfaj L. lactis subsp. lactis és subsp. A cremoris- t széles körben használják tejkészítményekben sajt vagy más erjesztett tejtermékek készítéséhez. A biovar a lactis alfaj , úgynevezett diacetylactis , képes metabolizálni citrátok be diacetil és acetoin , ami a jellegzetes ízét friss sajtok .
Az L. lactis az alapkutatás mintabaktériuma, amely évtizedek óta számos tanulmány tárgyát képezi. Ez egyben az első tejsavbaktérium, amelynek genomját teljes mértékben szekvenálták.
Mivel az első leírások a Lactococcus lactis által Lister 1873-ban, majd az Orla-Jensen 1919 alatt két másik nevét és taxonómiai besorolását a baktérium jelentősen megváltozott. Először tejsavas streptococcusnak nevezték, mert héj alakú és változó hosszúságú láncokba tömörült. Schleifer et al. (1985) ezt követően új Lactococcus nevű baktérium nemzetség létrehozását indokolta , amely az egykori N. csoport szinte összes streptococcusát csoportosítja. A baktériumot ezért Lactococcus lactisnak nevezték el, és a garviae, piscium, plantarum, raffinolactis fajokkal együtt csoportosították . Ebben az időben is elismerték a túrós tej savanyításának elsődleges ágenseként.
Jelenleg a L. lactis fenotípuson alapuló rendszertana négy alfajt tartalmaz:
A lactis alfaj a stresszel szembeni nagyobb ellenálló képességével különböztethető meg: képes növekedni 40 ° C-on vagy 4% NaCl jelenlétében. Azt is képes előállítani ammónia származó arginin . A biovariás diacetylactis törzsei képesek a citrát anyagcseréjére és diacetillé alakítására , amely aromás vegyület a sajtkészítőkben vajas íze miatt értékes.
A két alfaj L. lactis subsp. lactis és L. lactis subsp. A cremoris a sajtgyártás szempontjából a legérdekesebb, mivel szinte az összes sajtos kovász összetételébe beletartozik . A lactis alfaj jobban megfelel friss vagy lágy sajtok, a préselt Cremoris alfajok gyártására . Ez utóbbi az ízhez való specifikus hozzájárulása miatt jobb minőségű sajtokat is készít. A tejkörnyezeten kívül az L. lactis subsp. a lactist egyes édesvízi halak növényeiből, a női urogenitális traktusból és a gyomor-bél traktusból izolálták. Másrészt, megpróbálja elszigetelni vad törzsek a cremosis vagy diacetylactis fenotípus a környezetre kevés sikerrel járt. Sajt sourdoughs és különösen a cremosis és diacetylactis fenotípusok kerültek kiválasztásra azok szerepét a sajtgyártás során, és ennek megfelelően alakult, így azok már nem képesek túlélni kívül a tejipari környezetet.
A alfaj hordniae és tructae nem izoláltak tejtermékek, de az előbbi izolálták egy mezei kabóca ( Hordnia circellata ), és az utóbbi a bél nyálka barna pisztrángot ( Salmo trutta ) és a szivárványos pisztráng. - szivárványos ( Oncorhynchus mykiss ).
A Lactococcus lactis ssp. IL1403 törzsének genomjának szekvenálása . A lactist 2001-ben A. Bolotin és munkatársai végezték. Ezt követően sok törzset szekvenáltunk. 2013-ban, szekvenáltuk és elérhető az adatbázisban GenBank ( NCBI ) a genomok törzsek L. lactis subsp. cremoris MG1363, NZ9000, SK11, A76, UC509.9 stb. és az L. lactis subsp. lactis IL1403, KF147, CV56, IO-1 stb. törzsek
E törzsek közül a L. lactis subsp. A cremoris MG1363 kétségtelenül a modelltörzs a tejsavbaktériumok genetikájának tanulmányozásához és a biotechnológiai alkalmazások fejlesztéséhez. Ez a plazmidot nem tartalmazó törzs lehetővé teszi további laktococcus gének és egy másik organizmus génjeinek ( heterológ gének ) bevezetését genomjának stabilitása miatt. Az erjedés sikeréhez elengedhetetlen sok funkciót hordoznak a plazmidok.
A tej a laktococcusok kiváltságos élőhelye, ahol olyan szinteken találhatók meg, amelyek 10-10 000 UCF ml- 1 között változhatnak . A tejelő izolátumok több genetikai vizsgálata két fő genotípust fedezett fel , az úgynevezett kremózis genotípust és a lactis genotípust (lásd az 1. táblázatban az utolsó előtti oszlop mezőit ), amelyek nem mindig felelnek meg a fenotípusoknak . Így a cremosis genotípus , vannak törzsek lactis (MG1363) és cremosis (SK11) fenotípusok és hasonlóképpen a csoport lactis genotípusok vannak lactis fenotípusok (KF147), hanem biovar diacetylactis (IL594) fenotípusok. Ennek a jelenségnek a szemléltetésére idézzük Corroler (1999) tanulmányát, amelyet a „ Camembert de Normandie ” fellebbezésben végeztek a nyerstejben található eredeti laktococcusok biodiverzitásáról. Hat tejüzem Lactococcus flóráját két évszak alatt fenotípusosan és genotípusosan jellemeztük. A fenotípusos elemzés kimutatta, hogy a Lactococcus lactis subsp. lactis, míg a genotípusos elemzés feltárta a két lactis és cremosis alfaj jelenlétét a különböző gazdaságokban.
A Lactococcus lactis baktériumokat széles körben használják a sajt gyártásában, mivel képes savanyítani a táptalajt, hogy megkönnyítse a túró képződését, valamint azért is, mert részt vesz az erjesztett termék textúrájában és ízében. Az ember által elrabolt fő mechanizmus a cukrok katabolizmusa, amelyet a laktococcusok természetes módon használnak fel arra, hogy energiájukat a környezetből nyerjék. Az L. lactis növekedése a tejben a laktóz gyors tejsavvá történő átalakulásával jár . Ez a táptalaj savasodása védi meg az erjesztett terméket a patogén vagy romló baktériumok általi szennyeződéstől, megkönnyíti a túró képződését és optimális feltételeket teremt az éréshez.
A tejben található laktóz a fő cukor és a baktériumon belüli szállítása, az anyagcserét, a tejsav képződését és az extracelluláris kiűzését jól tanulmányozták. A laktóz egy glükózhoz kötött galaktózból képződött diszacharid .
Az L. lactis-ban a cukrok membránon belüli transzportját főleg két folyamat biztosítja: a foszfoenol-piruvátfüggő foszfotranszferáz rendszer vagy a PTS, amely összekapcsolja a szénhidrát transzportját és foszforilációját, valamint az a permeáz rendszer, amely a cukor transzlokációját párosítja a protonnal későbbi foszforilezéssel a sejtben.
A laktózspecifikus foszfotranszferáz- rendszer ( PTS lac ) erős affinitással rendelkezik ehhez a cukorhoz, és nagyon energiatakarékos transzportot ér el, mivel egy laktózmolekulát egyetlen ATP-egyenérték árán szállítanak és foszforileznek. A laktózt ezután a P-P-galaktozidáz hidrolizálja glükózzá és galaktóz-6-P-vé, amelyek a glikolízishez különböző utakat követve csatlakoznak. Míg a glükóz közvetlenül a glikolízis útján megy keresztül , addig a galaktóz-6-P-nek át kell haladnia a tagatóz útján, mielőtt belépne a glikolízisbe. Az ebben a gyors homolaktikus fermentációban részt vevő operon általában egy plazmidon ( lac- plazmid) helyezkedik el.
A laktózt lassan fermentáló L. lactis törzsek általában különféle végtermékeket állítanak elő, például acetátokat, formiátokat, etanolt és laktátot. A laktóz lassú metabolizmusa összekapcsolódik egy permáz-β-galaktozidáz ( Perm ) rendszerrel, amely csak néhány L. lactis tejtermék-törzsben található meg, például az IL1403-ban, és két nem tejtermék-törzsben (NCDO2054 és KF147 mung bab ). A permeáz rendszeren keresztül történő átvitelét követően a laktózt glükózzá és galaktózzá hidrolizáljuk (β- galaktozidáz segítségével ), amelyek a glikolízis útvonalához különböző utakkal kapcsolódnak. A glükóz a glikolízis útját közvetlenül veszi át, míg a galaktóz a Leloir út felé irányul, mielőtt csatlakozik a glikolízishez (lásd 1. ábra). Végül úgy tűnik, hogy a permáz-β-galaktozidáz rendszer csak csekély szerepet játszik a laktóz L. lactis törzsek általi asszimilációjában .
A laktózban gazdag táptalajban, például a tejben termesztett laktococcusok felszívják a laktózt, de más cukrok jelenlétében képesek felszívódni és metabolizálni is őket. Így a fő közlekedési rendszer glükóz a L. lactis a mannóz-PTS ( PTS ember ), amely szintén hordozzák a mannóz , a glükózamin és fruktóz .
A laktóz és a glükóz mellett a PTS rendszerek olyan β-glükozidokat is szállíthatnak , mint amigdalin , arbutin , cellobióz , esculin és szalicin . Az amigdalinon kívül ezek a molekulák egy aglikonból állnak, amely β-glükozid kötéssel kapcsolódik legalább egy cukorhoz. A cellobióz a földön legelterjedtebb polimer, a cellulóz szerkezeti egysége . A PTS rendszer általi transzlokáció után a P-glükozidot glükózzá és glükóz-6-P-vé vagy a különféle aglikonokká hidrolizáljuk.
A glikolízis a glükóz metabolizmusának fő útja. Ezt az utat közvetlenül vagy útközben a laktóz (glükózzá és galaktózzá) hasításából származó termékek kötik össze, a Leloir vagy a tagatóz útvonalon keresztül.
A glikolízis olyan energia-regenerációs mechanizmus ATP formájában , amely nem igényel oxigént. Egy mol glükózból két mol piruvát és két mol ATP keletkezik.
A homofermentatív tejsavbaktériumok, például a Lactococcus lactis esetében a piruvátot egy tejsavvá (laktáttá) alakítják , amely az anaerob tejsavas fermentáció nélkülözhetetlen terméke, a laktát-dehidrogenáznak (LDH) köszönhetően.
A tejsavas laktokokok, mint bizonyos tejsavbaktériumok, képesek a citromsavat (vagy citrátot) anaerob körülmények között metabolizálni , hogy vegyületeket állítsanak elő az erjesztett tejtermékek aromáért. A tejben lévő citromsavat tekintik a népszerű prekurzorának a népszerű aromás vegyületek, például acetát , acetoin (vaj illata), diacetil (sajt illata) és 2,3-butándiol (aroma vaj) képződésében . Az egyes tejliterekben lévő 1750 mg citrát a folyékony fázisban található, és részben a savó ürítésével távozik.
Citrát szállítják belsejében baktériumsejt keresztül proton permeáz , által kódolt citP gén tartalmazza a citQRP operon egy plazmid . A citrát-permáz optimális aktivitással rendelkezik, ha pH-ja 4,45 és 5,2 között van. Az az idő, amely alatt az erjesztett termék ebben a pH-tartományban marad, közvetlenül korrelál a keletkezett diacetil mennyiségével. In vitro kísérletek kimutatták, hogy a citP szerepe a citrát befogása, és egyúttal a glikolízissel előállított laktát kiválasztása. Minél több a tejsav, annál hangsúlyosabb a citrát lebomlása. A tejsavas erjedés végén a laktát a táptalajban olyan koncentrációban halmozódott fel, hogy a növekedés gátolt legyen. A citrát erjesztésére képes baktériumok tehát képesek ellenállni a laktát gátló hatásainak.
Miután belül a baktériumok, a citrát van osztva -acetát és oxálacetáttá amely maga dekarboxilezünk be piruvát és szén-dioxid CO 2. Az ezeket a reakciókat vezérlő két enzimet az L. lactis subsp. Kromoszomális gének (ill. WeBsIte és FTIR ) konstitutív törzsei kódolják . lactis biovariás diacetylactis .
A Α-acetolaktát két piruvátmolekulából képződik. Ezt az instabil molekulát dekarboxilezzük acetoinná (vagy kémiailag diacetilré ). Végül az acetoint 2,3-butándiolra redukálják .
A 2,3-butándiol felelős a vajas aromaért, a krémes illatért és a diós aromaért . Másrészről úgy tűnik, hogy az acetoinnak, amelyet krém- és mandulaaromának hordoznak, kevés közvetlen szaglói érdeke van. Az L. lactis 36 háziasított vagy környezeti törzsének a diacetil- vagy acetointermeléssel kapcsolatos gyűjteményének vizsgálata azt mutatta, hogy a biovariás diacetilaktiszba tartozó háziasított törzsek képesek voltak növekedésük kezdetén nagy mennyiségű diacetil / acetoin előállítására. . Ezekben a törzsekben a citrátfogyasztást azonosították az íztermelés fő meghatározójaként .
Növekedésükhöz a Lactococcus lactisnak aminosavakra van szüksége . A legtöbb törzshez izoleucin , leucin , hisztidin , metionin és valin szükséges . De utóbbi koncentrációja nagyon alacsony a tejben, és csak a növekedés csak nagyon korlátozott részét tudja biztosítani. Az elegendő aminosav megszerzésének egyik módja a fehérjék enzimatikus lebontása . Így az L. lactis a kazeint , a tejben a legnagyobb mennyiségű fehérjét használja a növekedéshez szükséges aminosavak fő forrásaként.
A laktococcus proteolitikus mechanizmusa a következőkből áll:
A PrtP fal proteáz, amely a sejt külsejéhez kapcsolódik, egy szerin enzim, amely hidrolizálja a kazeineket oligopeptidekké . Ezeket aztán három transzporter szállítja a cellába. Ezután a peptideket számos peptidáz aminosavakká hidrolizálja. 2008-ban az L. lactis -ban 41 ismert vagy potenciális peptidáz volt rögzítve olyan adatbázisokban, mint az NCBI . Ezek a különböző peptidázok különböző módon bontják a peptideket.
A tej sajtokká alakulásában a laktococcusok alapvető szerepet játszanak. Láttuk, hogy a tejsav termelésével elősegítik a kazein micellák lebontását és koagulációt. A túró leeresztése után érési szakaszon megy keresztül, amely megfelel az enzimatikus emésztésnek. Az érés domináns jelensége a proteinolízis. A laktococcusok ismét fontos szerepet játszhatnak proteolitikus rendszerük miatt. Intracelluláris peptidázok szabadulhatnak fel a túróban a sejtek lízisét követően. Ezután a sajtban a kis peptidek és szabad aminosavak képződéséért felelősek lesznek.
A tejsavas laktococcusok alapvető szerepet játszanak az erjesztett tej és sajt előállításában. Jelen lehetnek:
- vad tejsavbaktériumok, a tej flórájának természetes elemei, amelyeket a cumik, a fejő- és tejtároló berendezések, valamint a gyártó műhely szállítanak, vagy
- szándékosan beoltva a tejbe.
A fejés és a tejtárolási gyakorlatok higiéniájának javítása lehetővé tette a nyers tej nemkívánatos mikrobiális flórájának jelentős csökkentését (Franciaországban jelenleg körülbelül 10 000 csíra ml −1 ). Tejekben több mint 200 mikrobiális fajt írtak le. Ezek közül egyesek veszélyesek a fogyasztók egészségére, mások pedig hasznosak a túrók savanyítására és a sajtok érzékszervi jellemzőinek fejlesztésére. A Lactococcus lactis természetesen része ennek a hasznos flórának, amelyről azt mondják , hogy technológiai szempontból érdekes .
A tőgy felső részén belül a tej steril . A tejet kolonizáló több ezer mikroorganizmus forrásának megértése érdekében Anne-Cécile Normand tanulmányt készített a mikroorganizmusok útjáról az istállótól a tejig. Meg tudta állapítani, hogy a tejben található baktériumfajok többsége a fejőház környezetéből származik (levegő, fejéskor felhasznált élelmiszer, cumik).
A normandiai Camembert régióban 27 állományon elvégzett tehéntej mikrobiológiai tanulmány szerint az év első hat hónapjában (Desmasures et als, 1997) úgy tűnik, hogy a laktococcusok (760 cfu ml −1 ) a legtöbb a Pseudomonas (2000 cfu ml −1 ) után, majd a Micrococcaceae (720 cfu ml −1 ) után következik. A tejsavbaktériumok általában minden mintában jól képviseltették magukat, a laktococcus / csíra arány körülbelül 10% volt, ami jóval alacsonyabb, mint a szennyezett tejben.
A sajtgyártásra szánt nyers tej teljes flórájának ez az úttörő vizsgálata rávilágít arra, hogy a tejben található mikroorganizmusok hozzájárulnak a sajtok érzékszervi jellemzőihez. Az ezt követő vizsgálatok megerősítették ezeket az eredményeket. A nyers tehéntejben általában található mikroorganizmusok a staphylococcusok és a coryneform baktériumok (100 - 1000 CFU ml -1 ), a gram negatív baktériumok ( Enterobacteriaceae és Pseudomonas sp. ) (100 - 1000 CFU ml - 1 ), majd öt hasonló átlagú csoport jön létre koncentráció (10 - 100 CFU ml −1 ): Lactococcusok, Lactobacillusok , Leuconostoques , Enterococcusok és élesztők . A mikroflóra eltávolítása a tej mikrofiltrálásával vagy pasztőrözésével ízvesztéshez és a sajt ízének gazdagságához vezet. A Cantal , a különbségek ízprofiljait közötti sajtok nyers tejből készült, és azok a pasztőrözött tejből készült lehetne korrelált különbség a szintek aromás vegyületek mért a tésztát. A három vizsgált paraméter alapján, amelyek szerepet játszanak a kantál ízében, azt találták, hogy a pasztörizálásnak jelentõsebb negatív hatása volt, mint a tehenek etetésének vagy az érés idõtartamának . A nyerstej sajtok "olfaktogramjai" összességében gazdagabbak voltak intenzitásukban és a csúcsok számában, különös tekintettel a vajsav magas arányára .
Verdier-Metz és munkatársai 2004 tanulmánya azt mutatta, hogy a tej megőrzése 15 000 és 30 000 összes csíra között van, ml −1, mivel magasabb a genetikai sokféleség indexe, mint az ultra tejeknél. - 5000 teljes csíránál kevesebb, ml −1 . Az ultratiszta tejeknek (úgynevezett pauci-mikrobiálisaknak ) a természetes savanyulásuk lassabb, mint a nehezebb tejeknek.
A kecsketej bakteriális flórájának 38 kecskefarmban, a Pélardon és a Rocamadour AOP termelői által a Languedoc-Roussillon és a Midi-Pyrénées régióban végzett vizsgálata szerint a mikroorganizmusok domináns csoportja (Elliker-en termesztve) agar) tejsavbaktériumokból állnak (177 kolóniából 173), főként L. lactis és enterococcusokból (173 kolóniából 161). Az L. lactis subsp. Úgy tűnik, hogy a cremoris csak két tulajdonságra jellemző. Más vizsgálatok átlagosan 100 - 1000 laktococcus ml -1 kecsketej és 10 000 laktococcus ml -1 -1 juhtej esetén.
A sajt mikroflórája elsőként avatkozik be a sajt gyártásába. Ezért találunk sajtokban Lactococcus , Lactobacillus , Enterococcus , Leuconostoc , Pediococcus és Streptococcus sajtokat . Ezeknek a baktériumoknak az a feladata, hogy a laktózt tejsavvá bontsák, és a sajtban összetegyék az ízvegyületeket.
Ezen tulajdonságai miatt a Lactococcus lactist használják a legtöbb mezofil tejtermékindítóban, amelyek gyakran Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris . Ezeket a mezofil kovászokat általában olyan sajtok gyártására használják, amelyeknél a túró hőmérséklete nem haladja meg a 40 ° C-ot, azaz főleg friss és lágy sajtokat . Ezért a túró termeléséhez termikus vagy kémiai kezelésen átesett tejjel be kell oltani Lactococcus lactis törzseket . Az olyan lágy sajtoknál , mint a Camembert AOC de Normandie, amelyet tehéntejjel állítanak elő, amelyet hőkezelésnek nem vetettek alá, a tejben már vannak laktococcusok. Az elsődleges érési szakaszban ezek a laktococcusok jelentősen fejlődnek, ellentétben a laktobacillusokkal és az élesztőkkel . Ezután a laktococcus starter kultúrák tömeges hozzáadásával konszolidálódnak. Végül a tejsav flórája camembert uralja alfaj Lactococcus lactis subsp. lactis fenotipikus szinten.
A tejsavas Lactococcusok is gyakran megtalálható a nyersen préselt sajtok ( Salers , Saint-Nectaire , Castelmagno ) vagy félig főzött ( Fontina ) és a kék sajtok ( Stilton , Gorgonzola , Cabrales ).
Megfigyelték, hogy egy Saint-Paulin sajt tejtermeléssel történő előállítása során az aminosavakat aroma vegyületekké alakítják az L. lactis subsp. Aromás aminotranszferázának (AraT) köszönhetően . kremózis NCDO763. Az aminotranszferázok (vagy transzaminázok) egy aminosav és a megfelelő a-ketonsav reakcióját katalizálják . A aktivitását ARAT transzamináz előállításához vezet a izovalerát (aromája érlelt sajt), 2-metil-butanal (gyümölcsös, malátás aromájú), benzaldehid (keserűmandula aroma) és a kén-vegyületek, mint például a metántiol (aroma káposzta). Az elágazó aminosavak lebontásában részt vevő másik BcaT transzaminázt ugyanabban a kremózis törzsben tisztítottuk meg . Izobutirát , izovalerát, aldehidek és alkoholok termeléséhez vezet .
A fő technológia a termelés mezőgazdasági kecske vagy juh sajtok OEM (mint például a Rocamadour , Pélardon , Picodon , selles-sur-Cher , Sainte-Maure-de-Touraine , Crottin de Chavignol, stb) áll kombinálásával oltóenzim és beoltás a tejsavbaktériumok alvadást okoznak. A kazeinek destabilizálását oltó hozzáadásával indítják , de a szilárd túró eléréséhez nem elegendő dózisban. Ezután a nyers tej őshonos baktériumaihoz kapcsolódó baktériumok, például a Lactococcus lactis hozzáadásával előállított savanyítás teszi lehetővé az alvadék kialakulását. A laktococcusokkal történő beoltást vagy ipari tejsavas fermentek alkalmazásával, vagy az előző gyártási eljárás során nyert savó felhasználásával végezzük. A gazdaságban található specifikus törzsekből álló savó főleg L. lactis-t tartalmaz, és hozzájárul a túrók sajátosságához.