乳酸杆菌

来源:Jvo Siegrist Microbiology Focus Edition 1.1

微生物学产品经理… ivo.siegrist@sial.com

这个庞大的群体在人类健康中发挥着重要而多样的作用。
 

 结构与新陈代谢

乳酸杆菌是杆状的、革兰氏阳性、发酵的、兼性厌氧或微需氧有机营养物。通常它们形成直杆,但在某些条件下已观察到螺旋形或球形杆菌形式。在大多数情况下,它们形成不同长度的链。乳酸杆菌属于乳酸菌,并且构成该群组的主要组成部分。顾名思义,它们产生乳酸,从乳糖、葡萄糖和其他糖的发酵中获得能量,通过同质发酵代谢乳酸化。发酵过程中使用的约85-90%的糖转化为乳酸。然而,除了来自糖的乳酸之外,还存在一些产生酒精的异质发酵乳酸杆菌。这种产酸机制抑制其他生物的生长,有利于在低pH环境中繁茂生长的乳酸杆菌的生长。在该过程中,通过非氧化底物水平的磷酸化产生ATP。

结构与新陈代谢

图1. 杆状乳酸杆菌属细菌
 

 乳酸杆菌根据其代谢可分为三个群组(根据Kandler和Weiss):

  • 专性同质发酵(I组)嗜酸乳杆菌、德氏乳杆菌、唾液乳杆菌、瑞士乳杆菌
  • 兼性异质发酵(II组)干酪乳杆菌、植物乳杆菌、弯曲乳杆菌、沙克乳杆菌
  • 专性异质发酵(III组)短乳杆菌、布氏乳杆菌、发酵乳杆菌、洛德乳杆菌

乳酸杆菌的世代时间为25至数百分钟。最佳生长温度范围为30至40°C,但也有一些嗜热菌株在约45°C的温度下生长良好,并且具有高度活化的代谢。
 

 天然来源

乳酸杆菌无处不在,通常无害。在人和动物中,它们存在于肠道中,并发挥许多有益功能,包括免疫调节、抑制肠道病原体、维持肠道菌群。在消极方面,乳酸杆菌分解植物材料,并且是造成蔬菜、水果、饮料和其他营养素腐败的因素。干酪乳杆菌和短乳杆菌是两种最常见的啤酒腐败菌。
 

 乳酸杆菌的用途

生活中如果没有乳酸杆菌是不可想象的:它们被用于生产酸奶、奶酪、巧克力、酸面包、酸菜、泡菜、传统韩国泡菜、啤酒、葡萄酒、苹果酒和许多其他发酵食品。乳酸杆菌在动物饲料(青贮饲料)生产中也很重要。它们产生乳酸,降低pH值,从而抑制细菌的生长。

许多研究表明,肠道中健康的乳酸杆菌微生物菌群是非常有益的。它们的潜在治疗作用包括抗炎、抗癌和增强免疫系统等。因此,乳酸杆菌通常作为益生菌补充剂添加到食品中。
 

 乳酸杆菌和双歧杆菌的鉴定

今天,标准做法是使用选择性培养基基于其表型区分乳酸杆菌。用于鉴定乳酸杆菌的经典表型测试基于生理特征(如能动性、生长温度、呼吸类型、在氯化钠中的生长)、以及多种生化特征(例如发酵类型、碳水化合物底物的代谢、乳酸异构体的产生、乳汁的凝固、精氨酸二水解酶等特定酶的存在等)。在Bergey的手册中,乳酸杆菌被描述为杆状、革兰氏阳性、非孢子形成、抗酸阴性和过氧化氢酶阴性。某些培养基上的菌落形态被用于推定鉴定。还有三种API测试(API 50 CH、LRA Zym和API Zym)用于鉴定,但这些测试的可靠性受到质疑(1)。另一种有趣的方法是蛋白指纹法,在这种方法中,SDS凝胶电泳由整个细菌细胞组成。

现在,作为替代方案,可以使用一些基于分子生物学的方法,例如PCR。然而,它们通常非常昂贵。Sigma-Aldrich提供了一种快速、简便且经济有效的革命性分子生物学方法。基于rRNA的检测,该方法完全避免了PCR扩增的需要。被称为HybriScan的夹心杂交测试在微量滴定板上进行。通过HybriScan测试检测的乳酸杆菌的范围列于表2中。
 

货号 描述 特异性 反应
62533 HybriScanDBeer 检测乳酸杆菌、片球菌、果胶杆菌、巨型球菌菌属的所有啤酒变质细菌 96
68301 HybriScanDDrinks 检测酵母属、接合酵母属、酒香酵母属、孢圆酵母属、毕赤酵母属、念珠菌属、以及乳酸杆菌属、醋酸杆菌属和脂环酸芽孢杆菌属的酵母菌 96
59744 HybriScanDLactobac 检测果汁和非酒精饮料中乳酸杆菌属和片球菌属的细菌 96
75724 HybriScanILactobacillusbrevis 鉴定短乳杆菌 48
80065 HybriScanILactobacillus buchneri 鉴定布氏乳杆菌 48
86827 HybriScanILactobacillus lindneri 鉴定林氏乳杆菌 48

图2. HybriScan产品(HybriScanD = 检测试剂盒;HybriScanI = 鉴定试剂盒)

如想更详细了解测试及其背后的技术原理,请访问我们的网站sigma-aldrich.com/ hybriscan.


材料

     

参考文献

  1. Coeuret, V.; Dubernet, S.; Bernardeau, M.; Gueguen, M.; Vernoux, J. P. Isolation, characterisation and identification of lactobacilli focusing mainly on cheeses and other dairy products, Lait, 2003, 83, 269–306.