แลคโตบาซิลลัส: ลักษณะสัณฐานวิทยาประโยชน์ - ชีววิทยา

แลคโตบาซิลลัสเป็นแบคทีเรียประเภทหนึ่งที่ประกอบด้วยสายพันธุ์ที่มีประโยชน์หลายชนิดซึ่งเป็นที่สนใจของอุตสาหกรรมโดยเฉพาะ คำว่า Lactobacillus มาจาก "lactis" ซึ่งแปลว่านมและ "bacillus" ซึ่งหมายถึงบาซิลลัสขนาดเล็ก

สกุลนี้ถูกจัดประเภทตามลักษณะฟีโนไทป์ของชนิดของการหมัก พื้นฐานทางสรีรวิทยาของการจำแนกประเภทนี้คือการมีเอนไซม์ฟรุกโตส 1 และ 6 ไดฟอสเฟตอัลโดเลสและฟอสโฟคีโตเลสซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการเผาผลาญโฮโมหรือเฮเทอโรหมักของเฮกโซสและเพนโทสตามลำดับ

คุณสมบัติในการหมักและผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมทำให้แบคทีเรียในสกุล Lactobacillus เป็นสิ่งมีชีวิตกลุ่มแรกที่มนุษย์ใช้ในการผลิตอาหาร

นอกจากนี้ยังใช้เพื่อการถนอมอาหารโดยยับยั้งการรุกรานของจุลินทรีย์อื่น ๆ ที่ทำให้เกิดโรคที่เกิดจากอาหาร

สกุลแลคโตบาซิลลัสกลายเป็นองค์ประกอบสำคัญสำหรับโภชนาการสมัยใหม่และเทคโนโลยีใหม่ ๆ ในอุตสาหกรรมเนื่องจากความสนใจในผลประโยชน์และคุณสมบัติในการทำงาน

ลักษณะเฉพาะ

โดยทั่วไปแล้วแบคทีเรียเหล่านี้จะไม่เคลื่อนไหว แต่บางชนิดเคลื่อนไหวได้เนื่องจากแฟลกเจลลาในช่องท้อง พวกมันเป็นแกรมบวกอย่างไรก็ตามหากมีแบคทีเรียที่ตายแล้วพวกมันจะเปื้อนสีแดงทำให้ภาพแกรมแปรผันเมื่อมีการย้อมสีแกรม

พวกมันไม่สร้างสปอร์และบางสายพันธุ์มีร่างกายสองขั้วที่อาจมีโพลีฟอสเฟต

Homofermentative Lactobacillus มีเม็ดภายในที่เผยให้เห็นโดย Gram stain หรือโดยการย้อมด้วยเมทิลีนบลู

สำหรับการวินิจฉัยและการระบุชนิดพันธุ์วิธีที่มีประโยชน์ที่สุดคือปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรส (PCR)

ผนังเซลล์และโครงสร้างพิเศษ

ผนังเซลล์ของสกุล Lactobacillus ซึ่งสังเกตได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนโดยทั่วไปจะมีลักษณะเป็น Gram positive ประกอบด้วย peptidoglycans (mureins) ของ Lysine-D-Asparagine ชนิดต่างๆ

ผนังนี้ยังมีโพลีแซคคาไรด์ที่เชื่อมโยงกับเพปทิโดไกลแคนผ่านพันธะฟอสโฟดิสเตอร์ แต่มีกรดทีโคอิคที่เกี่ยวข้องกับมันในบางชนิดเท่านั้น

นอกจากนี้ยังมีเมโซโซมขนาดใหญ่ที่แสดงลักษณะของสกุลนี้

ลักษณะทางชีวเคมี

ส่วนใหญ่ไม่มีฤทธิ์ในการย่อยโปรตีนหรือไลโปไลติกในอาหารเลี้ยงเชื้อที่มีโปรตีนหรือไขมัน

อย่างไรก็ตามสายพันธุ์บางชนิดอาจแสดงฤทธิ์ในการสร้างโปรตีนเล็กน้อยเนื่องจากโปรตีเอสและเปปไทเดสที่เกาะติดหรือปล่อยออกมาจากผนังเซลล์รวมถึงกิจกรรมการสลายไขมันที่อ่อนแอเนื่องจากการกระทำของไลเปสภายในเซลล์

โดยปกติพวกเขาไม่ได้ลดไนเตรต แต่บางชนิดจะทำเมื่อ pH สูงกว่า 6.0

แลคโตบาซิลลีไม่ได้เป็นเจลาตินเหลวและไม่ย่อยเคซีน นอกจากนี้ยังไม่ผลิตอินโดลหรือไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H ₂ S) แต่ส่วนใหญ่ผลิตไนโตรเจนที่ละลายน้ำได้ในปริมาณเล็กน้อย

พวกมันเป็น catalase negative แม้ว่าบางสายพันธุ์จะผลิตเอนไซม์ pseudocatalase ที่สลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์

พวกมันเป็นไซโตโครมลบเนื่องจากไม่มีพอร์ไฟรินและมีปฏิกิริยาเบนซิดีนเชิงลบ

พวกมันเติบโตได้ดีในตัวกลางที่เป็นของเหลวซึ่งจะตกตะกอนอย่างรวดเร็วหลังจากหยุดการเจริญเติบโตทำให้เกิดตะกอนที่อ่อนนุ่มเป็นเม็ดหรือมีความหนืดโดยไม่มีการก่อตัวของฟิล์มไบโอฟิล์ม

แลคโตบาซิลลัสไม่เกิดกลิ่นทั่วไปเมื่อปลูกในอาหารเลี้ยงเชื้อทั่วไปอย่างไรก็ตามพวกมันมีส่วนในการปรับเปลี่ยนรสชาติของอาหารหมักทำให้เกิดสารระเหยเช่นไดอะซิทิลและอนุพันธ์และแม้แต่ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H ₂ S) และเอมีนในชีส

โภชนาการและสภาพการเจริญเติบโต

แลคโตบาซิลลัสต้องการคาร์โบไฮเดรตเป็นแหล่งคาร์บอนและพลังงาน กรดอะมิโนวิตามินและนิวคลีโอไทด์

อาหารเลี้ยงเชื้อแลคโตบาซิลลีควรประกอบด้วยคาร์โบไฮเดรตที่หมักได้เปปโตนสารสกัดจากเนื้อสัตว์และสารสกัดจากยีสต์

ยังดีกว่าถ้าพวกเขาเสริมด้วยน้ำมะเขือเทศแมงกานีสอะซิเตทและเอสเทอร์ของกรดโอเลอิกโดยเฉพาะ Tween 80 เนื่องจากเป็นสิ่งที่กระตุ้นและจำเป็นสำหรับสัตว์หลายชนิด

สายพันธุ์ของสกุลแลคโตบาซิลลัสเจริญเติบโตได้ดีในอาหารที่เป็นกรดเล็กน้อยโดยมี pH เริ่มต้น 6.4-4.5 และมีพัฒนาการที่เหมาะสมระหว่าง 5.5 ถึง 6.2 และลดลงอย่างเห็นได้ชัดในสื่อที่เป็นกลางหรือเป็นด่างเล็กน้อย

แลคโตบาซิลลัสสามารถลด pH ของสารตั้งต้นที่ต่ำกว่า 4 ผ่านการสร้างกรดแลคติก

ด้วยวิธีนี้พวกเขาหลีกเลี่ยงหรืออย่างน้อยก็ลดการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ที่แข่งขันกันเกือบทั้งหมดยกเว้นแบคทีเรียและยีสต์กรดแลคติกอื่น ๆ

ความต้องการออกซิเจน

ส่วนใหญ่แลคโตบาซิลลัสสายพันธุ์ส่วนใหญ่เป็น aerotolerant; การเจริญเติบโตที่เหมาะสมสามารถทำได้ภายใต้สภาวะ microaerophilic หรือ anaerobic

เป็นที่ทราบกันดีว่าการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของCO ₂ (ประมาณ 5% หรือสูงถึง 10%) สามารถกระตุ้นการเจริญเติบโตได้โดยเฉพาะบนพื้นผิวของสื่อ

อุณหภูมิการเจริญเติบโต

แลคโตบาซิลลัสส่วนใหญ่เป็นแบบเมโซฟิลิก (30-40 ° C) โดยมีขีด จำกัด สูงสุดที่40ºC แม้ว่าช่วงอุณหภูมิสำหรับการเจริญเติบโตจะอยู่ระหว่าง 2 ถึง 53 ° C แต่บางชนิดก็เติบโตต่ำกว่า15ºCหรือ5ºCและมีสายพันธุ์ที่เติบโตที่อุณหภูมิต่ำใกล้เคียงกับการแช่แข็ง (เช่นพวกที่อาศัยอยู่ในเนื้อสัตว์และปลาแช่แข็ง )

ในทางกลับกันมีแลคโตบาซิลลี "เทอร์โมฟิลิก" ซึ่งสามารถมีอุณหภูมิสูงสุดที่55ºCและไม่เติบโตต่ำกว่า15ºC

การเผาผลาญอาหาร

จุลินทรีย์เหล่านี้ขาดระบบไซโตโครมเพื่อทำฟอสโฟรีเลชันออกซิเดชั่นและไม่มีซูเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเทสหรือตัวเร่งปฏิกิริยา

สมาชิกของสกุลนี้เปลี่ยนกลูโคสและอัลดีไฮด์เฮกโซสที่คล้ายกันให้เป็นกรดแลคติกโดยการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันหรือเป็นกรดแลคติกและผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายอื่น ๆ เช่นกรดอะซิติกเอทานอลคาร์บอนไดออกไซด์กรดฟอร์มิกและกรดซัคซินิกโดยการเฮเทอร์เฟอเรเตอร์

ความไวต่อยาปฏิชีวนะและยา

Lactobacilli มีความไวต่อยาปฏิชีวนะส่วนใหญ่ที่ต่อต้านแบคทีเรียแกรมบวก เป็นไปได้ที่จะศึกษาความไวของแลคโตบาซิลไลในลำไส้ต่อยาปฏิชีวนะที่ใช้เป็นวัตถุเจือปนอาหาร

ที่อยู่อาศัย

แลคโตบาซิลลีสามารถพบได้ในผลิตภัณฑ์จากนมเนยแข็งธัญพืชเนื้อสัตว์หรือผลิตภัณฑ์จากปลาแหล่งน้ำสิ่งปฏิกูลเบียร์ไวน์ผลไม้และน้ำผลไม้กะหล่ำปลีและผักหมักอื่น ๆ เช่นหญ้าหมักแป้งหมักและเนื้อสัตว์

นอกจากนี้ยังเป็นส่วนหนึ่งของพืชปกติในปากระบบทางเดินอาหารและช่องคลอดของสัตว์ที่มีอุณหภูมิคงที่รวมทั้งมนุษย์ด้วย

นอกจากนี้ยังสามารถพบได้ในแหล่งที่อยู่อาศัยรองเช่นปุ๋ยอินทรีย์

อนุกรมวิธาน

โดเมน: แบคทีเรีย

กอง: Firmicutes

คลาส: Bacilli

คำสั่ง: Lactobacillales

วงศ์: Lactobacillaceae

สกุล: แลคโตบาซิลลัส

สัณฐานวิทยา

ลักษณะของกล้องจุลทรรศน์

แบคทีเรียมีความยาวประมาณ 2 - 6 μ บางครั้งสามารถมองเห็นได้ด้วยปลายมน การกระจายตัวในอวกาศสามารถแยกได้หรือเป็นโซ่สั้น ๆ รั้วเหล็กบางรูปแบบ

พวกเขาเป็นแกรมบวกเมื่อเปื้อนด้วยคราบแกรม

แลคโตบาซิลลัสมี peptidoglycan อยู่ในผนังเซลล์และยังมีชั้นโพลีเมอร์ทุติยภูมิ (SCWP) ซึ่งประกอบด้วย teichoic, lipoteichoic, lipoglycan, teicuronic acids

แลคโตบาซิลลัสหลายสายพันธุ์มีโปรตีนอีกชั้นหนึ่งเรียกว่าชั้น S หรือชั้นผิว (S & Layer)

ภายในสกุลนี้มีหลายชนิดเช่น L. acidophilus, L. brevis, L. crispatus, L. gasseari, L. helveticus, L. kefir เป็นต้น

ลักษณะมหภาค

อาณานิคมของแลคโตบาซิลลัสบนตัวกลางที่เป็นของแข็งมีขนาดเล็ก (2-5 มม.) นูนเรียบมีขอบทั้งหมดทึบแสงและไม่มีเม็ดสี

บางสายพันธุ์อาจมีสีเหลืองหรือสีแดง ส่วนใหญ่มีอาณานิคมหยาบในขณะที่คนอื่น ๆ เช่น Lactobacillus confusus มีอาณานิคมที่ลื่นไหล

ประโยชน์ที่ได้รับ

สกุล Lactobacillus มีประโยชน์ต่อสุขภาพทั้งคนและสัตว์

สิทธิประโยชน์ดังต่อไปนี้:

ทำให้พืชในลำไส้มีความเสถียรโดยเพิ่มความต้านทานต่อการติดเชื้อที่ไซต์นี้

ตัวอย่างเช่นแลคโตบาซิลลัส GG ดูเหมือนจะผลิตสารต้านจุลชีพที่ออกฤทธิ์ต่อต้านแบคทีเรียหลายชนิดเช่น E. coli, Streptococcus, Clostridium difficile, Bacteroides fragilis และ Salmonella

สารเหล่านี้เป็นสารประกอบอะโรมาติกเช่น diacetyl, acetaldehyde, reuterin, bacteriolytic enzyme, bacteriocins เป็นต้น

เป็นการป้องกันและควบคุมโรคบางชนิดเช่นมะเร็งลำไส้ใหญ่
พวกเขาปรับปรุงคุณภาพของการถนอมอาหารบางชนิด
ใช้เป็นจุดเริ่มต้นของอุตสาหกรรมเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ทางเทคโนโลยีชีวภาพที่ใช้ในการแก้ปัญหาสุขภาพทั้งของมนุษย์และสัตว์
พวกมันมีอิทธิพลต่อการดูดซึมของสารอาหารโดยการอำนวยความสะดวกในการย่อยโปรตีนจากนมทั้งหมดปล่อยแคลเซียมและแมกนีเซียมในปริมาณมาก
นอกจากนี้ยังมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์วิตามินบีและฟอสเฟต

ก่อให้เกิดโรค

ความสามารถในการก่อโรคของแลคโตบาซิลลัสนั้นหายากแม้ว่าเมื่อเร็ว ๆ นี้มีรายงานกระบวนการติดเชื้อบางอย่างในมนุษย์ซึ่งพบจุลินทรีย์เหล่านี้เกี่ยวข้อง

ซึ่งรวมถึงโรคฟันผุโรคหลอดเลือดรูมาติกฝีฝีโลหิตเป็นพิษและเยื่อบุหัวใจอักเสบติดเชื้อที่เกิดจากเชื้อ L. casei subsp rhamnosus, L. acidophilus, L. plantarum และบางครั้ง Lactobacillus salivarius

อย่างไรก็ตามยังไม่ทราบฐานทางชีวเคมีของการก่อโรคดังกล่าว

ตาราง: ประเภทของการติดเชื้อที่เกิดจาก Genus Lactobacillus หลายชนิด

อ้างอิง

Kale-Pradhan PB, Jassal HK, Wilhelm SM. บทบาทของแลคโตบาซิลลัสในการป้องกันโรคท้องร่วงที่เกี่ยวข้องกับยาปฏิชีวนะ: การวิเคราะห์อภิมาน การรักษาด้วยยา 2010 30 (2): 119-26.
Reid G. พื้นฐานทางวิทยาศาสตร์สำหรับสายพันธุ์โปรไบโอติกของแลคโตบาซิลลัส จุลชีววิทยาประยุกต์และสิ่งแวดล้อม. 1999; 65 (9): 3763-3766
Harty DW, Oakey HJ, Patrikakis M, Hume EB, Knox KW ศักยภาพในการก่อโรคของ Lactobacilli ฉันไม่ใช่ J Food Microbiol ปี 1994 24 (1-2): 179-89.
Koneman E, Allen S, Janda W, Schreckenberger P, Winn W. (2004). การวินิจฉัยทางจุลชีววิทยา (ฉบับที่ 5) อาร์เจนตินาบรรณาธิการ Panamericana SA
Ellie Goldstein, Tyrrell K, Citron D. Lactobacillus Species: ความซับซ้อนทางอนุกรมวิธานและความอ่อนไหวต่อการโต้แย้งทางคลินิกโรคติดเชื้อทางคลินิก, 2015; 60 (2): 98–107

แลคโตบาซิลลัส: ลักษณะสัณฐานวิทยาประโยชน์ - ชีววิทยา - 2025