A tejsavbaktériumok azok a baktériumok , hogy a Gram-pozitív , anaerob részlegesen toleráns oxigén, nem termel spórákat általában előírt formában a hajótestek vagy bot, és képes fermentálni cukrok tejsav . Ugyancsak jellemző, hogy alacsony a DNS-tartalmuk GC guanin - citozin bázispárokban (<50%), kivéve a bifidobaktériumokat, amelyek GC tartalma meghaladja az 50% - ot. Számos természetes környezetben élnek, és a nyálkahártya kommensális flórájának és az élelmiszer- flórának baktériumaként kísérik az emberi tevékenységet .
A jelenlegi rendszertani besorolás szerint a Firmicutes családba , a Bacilli osztályba és a Lactobacillales rendbe tartoznak , amelyek a következő családokat foglalják magukba : Aerococcaceae , Carnobacteriaceae , Enterococcaceae , Lactobacillaceae , Leuconostocaceae és Streptococcaceae . A Bifidobacteriaceae (a) a sorrendben Bifidobacteriales (in) kerülnek besorolásra, tejsavbaktériumok.
A tejsavbaktériumok számos természetes környezetben vannak jelen, a talajtól, a pusztuló növényektől az állatokig. Ez utóbbiban a száj és a hüvely üregében, a székletben és a tejben találhatók. Az emlősök gyomor-bél traktusát tejsavbaktériumok, például Bifidobacterium , Lactobacillus , Leuconostoc és Weissella (en) gyarmatosítják .
Az emberek a neolitikum óta használják erjesztett ételek készítéséhez. Tejsavtermelésük lehetővé teszi a szubsztrát megsavanyítását és ezáltal a patogén csírák vagy az organoleptikus változásokat okozó nemkívánatos szerek szaporodását . Az erjesztés javítja az eltarthatóságot és megváltoztatja az étel ízét. Tejbaktériumok találhatók tejtermékekben (joghurtokban, sajtokban), erjesztett zöldségekben (olajbogyó, savanyúság, savanyú káposzta), erjesztett alkoholos italokban (bor, sör, almabor), felvágottakban (sonka, kolbász) és kovászos kenyérben.
A tejsavbaktériumok erjedéséből származó fő termékek (Spinnler után) | |||
Család | Kedves | Szubsztrát | Példák |
---|---|---|---|
Lactobacillaceae | Lactobacillus | tej | erjesztett tej, joghurt, kefir, a legtöbb sajt |
hús | száraz kolbász, pácolt sonka | ||
Halak | nuoc mam | ||
növények | savanyú káposzta, olajbogyó, szójatej "joghurtok" | ||
gabonafélék | kovászos kenyér, sörök, huangjiu | ||
Pediococcus | növények | savanyú káposzta, szilázs | |
hús | félszárított kolbász, száraz kolbász | ||
Halak | nuoc mam | ||
gabonafélék | kovászos kenyér, erjesztett rizs | ||
Streptoccaceae | Lactococcus | tej | fehér, puha vagy préselt nyers sajt, kefir |
Streptococcus | tej | joghurtok, erjesztett tej, kemény sajtok | |
Enterococcaceae | Tetragenococcus | növények | szójaszósz, miso |
Halak | szardella sós lé, halszósz, nuoc mam | ||
Leuconostocaceae | Leuconostoc | növények | savanyú káposzta, olajbogyó, bor, almabor |
tej | sajtok, kefirek | ||
Oenococcus | növények | bor | |
Bifidobacteriaceae | Bifidobacterium | tej | erjesztett tej |
A tejsavbaktériumok aero-anaerobok vagy mikro-aerofilek. Oxigén jelenlétében a legtöbb nem tud lélegezni.
Táplálkozást igénylő baktériumok azért is, mert nem képesek számos aminosavat szintetizálni (állítólag ezek a vegyületek auxotrófak ). A minta tejsavbaktérium, a Lactococcus lactis, a törzstől függően 7-12 aminosav esetében auxotróf. Ezeknek a növekedésükhöz szükséges aminosavak szintetizálásának képtelensége arra kényszeríti a tejsavbaktériumokat, hogy nitrogénes táplálkozási folyamaton keresztül megtalálják ezeket a molekulákat a környezetükben.
Kultúrájukhoz cukrokban, aminosavakban, zsírsavakban, sókban és vitaminokban gazdag, oxigénben szegény környezetre van szükség. Általában MRS agarban (de Man, Rogosa, Sharpe) termesztik őket . Nagyon savas környezetben képesek túlélni.
Mivel a tejsavbaktériumok nem képesek energiájukat légzéssel megszerezni, a szénhidrátok tejsavvá történő erjedéséhez folyamodnak.
Metabolizálásához a külső környezetből származó cukroknak először át kell menniük a sejtmembránon . Két aktív cukorszállító rendszer létezik:
A fajtól függően a cukrokat ezután háromféle út szerint katabolizálják: a homofermentális út, a heterofermentációs út és a kétirányú út .
A glükózon kívüli hexózok ( mannóz , galaktóz , fruktóz ) általában csatlakoznak az előző utakhoz az izomerizáció és a glükóz-6-P és a fruktóz-6-P foszforilezésének különböző szakaszai után. A laktózt a PTS rendszer révén juttatja a sejtbe, majd foszforilezi laktóz-6-foszfáttá, hidrolizálja a glükóz egységben és a galaktóz-6-foszfátban. Végül csatlakozik a glikolízishez a trióz-foszfát szintjén. Az elfogyasztott pentózisokat ( ribóz , arabinóz , xilóz ) foszforilezéssel, izomerizációval vagy epimerizációs reakciókkal xilulóz-5-foszfáttá alakítják.
A sajt, a joghurt és az erjesztett tej előállításának alapja a tejsavbaktérium. A tejiparban a tejben lévő citromsavat tartják a fő prekurzornak olyan népszerű aromás vegyületek kialakulásában, mint az acetát , az acetoin (vaj illata) és a diacetil (a sajt illata). Másrészt, ha a bor, sör vagy kolbász erjesztésében ( Lactobacillus plantarum és Oenococcus oeni által ) nagy koncentrációban keletkezik a diacetil , organoleptikus elváltozások keletkeznek.
Aerob körülmények között a citromsav metabolizmusa a Krebs-cikluson keresztül megy végbe , de anaerob körülmények között alternatív specifikus anyagcsere-útra van szükség. Csak kevés tejsavbaktérium képes fermentálni a citrátot. Van egy citrát-permeázuk, amely biztosítja az utóbbi transzportját a külső környezetből a sejt belsejébe, és rendelkeznek egy citrát-liázzal, amely képes oxaloacetáttá és acetáttá átalakítani .
A mezofil fermenteket, amelyek optimális növekedési hőmérséklete megközelíti a 30 ° C-ot , friss tejtermékek ( friss sajt , vaj , friss krémek ) készítéséhez használják. Savasító baktériumokból állnak, mint például a Lactococcus, és ízesítő baktériumokból, például a Leuconostoc és a Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. diacetylactis . A fermentációs út homofermentatív a Lactococcusban és heterofermentatív Leuconostoc-ban , ekvimoláris laktát-, etanol- és CO 2 -képződéssel.
A Leuconostoc , a két versengő anyagcsere lebontásáért citrát és a glükóz, a acetolaktát útvonal az előbbi helyzetű és az áramlás a piruvát megy felé az aromás vegyületek szintézise (C 4 vegyületek : acetoin, diacetil, 2, 3-butándiol) . CO 2 termelésa citrát használatától kezdve az üregek képződnek a túróban , amelyet aztán a Penicillium be fog tölteni , a kék sajtok erezetes megjelenését keltve. A diacetil a legfrissebb aromás vegyület, amelyet olyan friss termékek keresnek, mint a vaj, a krémsajt és a krém. Az acetaldehid frissességet kölcsönöz a tejtermékeknek, különösen a joghurtokban.
A baktériumok többféle poliszacharidot szintetizálnak :
A tejsavbaktériumok által előállított EPS-t a tejiparban használják a tej viszkozitásának és az erjesztett termékek szilárdságának növelésére, valamint a víz és a gél elválasztásának csökkentésére ( szinerézis ). Kerülik az élelmiszer-adalékanyagok használatát, miközben a tejtermékek szerkezetén egyenértékű stabilizáló és sűrítő szerekkel rendelkeznek. A nagy mennyiségben előállított joghurtokat nem erjesztik a fazékukban, hanem keverés előtt szállítják, mielőtt rackelik őket. Állaguk megőrzése érdekében viszkozitásukat növelni kell más eredetű poliszacharidokkal ( karragének , alginátok , xantánok ), vagy tejsavbaktériumok EPS alkalmazásával. Egy másik vizsgált felhasználás a sűrítő tejsavbaktériumok alkalmazása, amelyek EPS-t termelnek alacsony zsírtartalmú sajt ( mozzarella , cheddar ) előállításához a nedvesség visszatartás javítása érdekében.
A tejsavbaktériumok EPS-jének nincs íze, és ha sűrítő tulajdonságaik érdekesek a tejtermékek szempontjából, akkor az italok, például a sör vagy a bor minőségének romlásához is vezethetnek, vagy fogyasztásra alkalmatlanná tehetik a csomagolásba csomagolt húsokat. A Leuconostoc által gyártott EPS ).
Számos tanulmány kimutatta az EPS potenciálisan előnyös egészségügyi tulajdonságait: a koleszterinszint csökkentését, a fekélyellenes, a daganatellenes és az immunmoduláló tulajdonságokat. A dextrán-szulfátot antikoagulánsként és gyulladáscsökkentőként használják. Az EPS az élelmi rostok közé került, mert elősegítheti a probiotikus baktériumok szaporodását a gyomor-bél traktusban.
Számos EPS érdekes potenciállal rendelkezik ipari alkalmazásokban. A dextránok (EPS az α-1,6-val összekapcsolt glükózmaradványokból állnak) hasznosak a környezet bioremediációjában az olaj fokozottabb visszanyerése vagy a szennyvíz tisztítása céljából.
Dextrán, szintézisét a bioreaktorban a Leuconostoc mesenteroides szacharóz oldatban. Az EPS ipari előállításához stratégiákra van szükség a baktériumok szaporodását gátló laktátkoncentráció csökkentésére a kultúrában. Fed-batch fermentációs eljárásokat használtak erre a célra.
A bakteriocinek kis molekulatömegű antimikrobiális peptidek, amelyeket a baktériumok szekretálnak. Gátló aktivitással rendelkeznek a taxonómiailag rokon baktériumok és bizonyos főbb kórokozók ellen, mint például a Bacillus cereus (felelős az ételmérgezésért), a Clostridium botulinum ( botulinum toxint termelő ) és a Listeria monocytogenes . A termelő baktériumokat megvédik saját bakteriocinjaik hatásától. A tejsavbaktériumok által eddig leírt összes bakteriocin aktivitása Gram-pozitív baktériumok ellen irányul (Dordu és mtsai, 2009).
Sok bakteriocint termelnek a Lactobacillus, Lactococcus, Pediococcus, Carnobacterium, Leuconostoc, Enterococcus és Streptococcus nemzetségek tejsavbaktériumai . Különösen érdekesek az élelmiszeripar számára, mert elismert ártalmatlanságot jelentenek az emberek számára. A hagyományos antibiotikumoktól eltérő hatásmódjuknak köszönhetően a gyógyszeripar számára is érdekes, mert a patogén baktériumok rezisztenciájával szemben alternatívává válhatnak a jelenlegi antibiotikum-terápiának.
A bakteriocinokat három osztályba sorolják (Cleveland et als, 2001):
A bakteriocint iparilag fermentorokban, élelmiszer-szubsztráton állítják elő. A tápanyagok hozzáadása a folyamatos szakaszos erjesztés során ( adagolt adagokban ) gyakran lehetővé teszi a termelés növelését a szakaszos tenyészetekhez képest . A bakteriocin tisztítási eljárás hosszú és költséges. Általában félig tisztított és száraz formában kínálják.