Definitia Probioticelor

Cuprins

Introducere

Capitolul I. PATRE INTRODUCTIVĂ

1.1 Definitia probioticelor

1.2. Caractersticile unui bun probiotic

1.3. Efecte secundare și riscurile consumului de probiotice

Capitolul II. BACTERIOCINE

Capitolul III. DESCRIEREA ȘI CARACTERIZAREA BACTERIILOR LACTICE

3.1. Particularitați morfo-fiziologice generale

3.2. Proprietați biochimice ale bacteriilor

Capitolul IV. PRODUSE LACTATE PROBIOTICE

4.1. Caracteristicile și efectele biologice ale unor tulpini probiotice

4.2. Lactobacillus acidophilus

4.3. Bifidobacterium

CONCLUZII

BIBLIOGRAFIE

Introducere

Capitolul I. PARTE INTRODUCTIVĂ

Definiția probioticelor

Etimologic termenul de probiotic este derivat din cuvântul ”probios” care înseamnă “pentru viață”.

În 1974 Parker a definit probiticele ca fiind “organismele și substanțele care contribuie la echilibrul microbian intestinal”. Fuller în 1989 a definit probioticele ca fiind “ microorganisme vii, care aduse prin alimentație au efecte benefice asupra organismului gazdă,prin îmbunatațirea echilubrului microflorei intestinale”

Mai târziu Organizația Mondială a Sănătații definește probioticele ca fiind “microorganisme vii, care atunci când sunt administrare în cantitați adecvate conferă efecte benefice organismului gazdă”.

Termenul “ probiotic” a fost introdus pentru prima dată în anul 1953 de către Kollath. Probioticele au fost definite în antiteză cu antibioticele, ca fiind derivați ai factorilor microbieni, stimulând creșterea microorganismelor.

2.1. Caracteristicile unui bun probiotic

Produsele probiotice au început să fie utilizate acum 100 de ani, cand primele rapoarte au arătat efectele benefice ale bacteriilor probiotice asupra sănătații umane. De obicei, probioticele au devenit un element estențial în prevenirea și tratarea anumitor boli. În prezent, probioticele au cea mai mare importanță în susținera tratamentului bolilor gastrointestinale și a bolilor autoimune. În ciuda dovezilor de eficacitate, în multe cazuri, încă nu au fost efectuate studii care să ateste în mod explicit proprietățile lor terapeutice (Vandenplans Y, 2011)

Microorganismele probiotice fac parte de obicei din genurile Lactobacillus, Bifidobacterium și Streptococcus. Aceste bacterii sunt organisme anaerobe fermentative, obligatorii sau facultative, care sunt deobicei de diverse forme și produc acid lactic. Caracteristicile lor biologice inerente le permit să predomine și să prevaleze asupra potentialelor microorganismelor din tractul digestive uman.

Homeostazia intestinală este esențială pentru a susține bariera intestinală intactă pentru sănătatea intestinului. Leziunea acestei bariere poate fi rezultatul a multor boli intestinale, incluzând infecția cu agenți patogeni, Sindromul de colon iritabil, boala Chron. O barieră intestinală afectată este insoțită de diminuarea joncțiunilor strânse si creșterea apoptozei ca în cazul boli Chron.( Schulzke și colab. 2009; Zeissig și colab 2004)

Probioticele pot imbunătați sănătatea, fie prin imunomodularea imunității locale prin menținera integrității peretelui intestinal, fie acționând în imunitatea sistemică.( Hao Q, 2011).

În ceea ce privește imunitatea nespecifică, probioticele s-au dovedit a sporii capacitatea fagocitară a sângelui periferic, celulele polimorfonucleare și monocitele precum și activitatea citotoxică a celulelor NK. Imunitatea dobandită pare să fie îmbunătățită în urma suplimentării cu probiotice, în special a imunoglobulinelor specifice IgA, IgG și IgM.

Probioticele au capacitatea de a imbunătăți sănătatea intestinală prin stimularea dezvoltării unei microbiote sănătoase, prin prevenirea agentilor patogeni enterici care colonizează intestinal, prin scăderea pH-ului și prin creșterea imunității la nivelul mucoaselor intestinale. Există o serie de cerințe pentru tulpinile probiotice alohtone pentru a se putea adapta la mediul intestinal, de exemplu trebuie să existe o toleranță la acizi biliari si o afinitate pentru mucoasa intestinală și glicoproteine. Consumul de probiotice poate fi asociat cu stimularea sistemului imunitar, scaderea nivelului de colesterol, protecția împotriva bolilor respiratorii și intestinale, reducerea raspunsurilor inflamatorii și a efectelor antitumorale.(Gill H, 2008)

Bifidobacteriile și Lactobacilii sunt cele mai utilizate probiotice care se gasesc atât în produse alimentare cât și în suplimente.(Prasad J, 1998)

Probioticele pot preveni sau ameliora diareea prin efectele lor asupra sistemului imunitar. Mai mult decât atât, probioticele pot preveni infecția, deoarece acestea concurează cu virusiri patogene și bacterii pentru situsurile de legare de pe celulele epiteliale. Probioticele pot inhiba de asemenea dezvoltarea bacteriilor patogene prin bacteriocine, care produc diferite substanțe ,cum ar fi nisin.

Tabel.1. Efectele consmului de probiotice din produse lactate tradiționale ( Soomro A.H, 2002)

Până în present, mecanismul de acțiune al probioticelor nu a fost explicat, dar au fost gasite o serie de aspecte ale modului în care acționează asupra organismului uman, incluzând (Madalinski K, Szajewska H, 2004): efectele benefice asupra microflorei intestinale , prevenirea infecțiilor intestinale, o toleranță la lactoză, îmbunătățirea sistemului imunitar, efecte anti-alergice, prevenirea bolilor cardiovasculare, prevenirea cancerului.

Probioticele concurează pentru receptori celulari sau pentru aderarea la celulele endoteliale, prevenind astfel accesul patogenilor la epiteliul intestinal (Servin AL, 2004). Ele produc compuși antimicrobieni (Elmer GW, 2001),concureză cu alte microorganisme pentru nutrienți(Ruszczynski M, 2008), afectează modificarea enzimatică a receptorilor pentru toxinele bacteriene (Alakomi HL, 2000) și au ca efect modificarea privind imunitatea celulară și raspunsul umoral prin activarea limfocitelor, stimularea fagocitozei, stimularea IgA și a sintezei de anticorpi sIgA.(Wold AE,2001)

Efecte secundare și riscurile consumului de probiotice

Vorbind despre microorganisme vii, bineînțeles că s-a pus problema eventualelor efecte secundare și a contraindicațiilor. Eventualele efecte secundare sunt rare și nu sunt chiar atât de importante, cum ar fi disconfortul abdominal ușor sau flatulența și nu exista contraindicații absolute ale tratamentului cu Lactobacillus, Bifidobacterium, S. thermophilus și S. boulardii.

După tratamentul cu probiotice pe cale orală , au existat cazuri de infecții, ca de examplu bacteriemiile, dar acestea sunt foarte rare și apar la pacienții în stare critică. La astfel de pacienți trebuie să se evite adiministrarea de probiotice, din pricina riscului de infecție.

Iaurturile terapeutice pot fi o variantă foarte buna pentru pacienții care nu prefera administrarea de capsule sau tablete, deoarece iaurturile traditionale nu conțin o concentatie suficientă de probiotice pentru a elibera doze de UFC dovedite eficiente în studiile clinice.

Capitolul II. BACTERIOCINE

Bacteriocinele sunt una dintre cele mai abundente și diverse clase de molecule antimicrobiene care au fost detectate în toate grupurile majore de Eubacterii și Archaebacterii. Ele sunt toxine foarte puternice, de multe ori foarte specifice, care sunt produse, de obicei, În condiții de stres și duc la eliminarea rapidă a celulelor vecine care nu sunt imune sau rezistente la efectul lor .

Există numeroase substanțe antibacteriene produse de animale , plante, insecte, ca de example peroxidul de hidrogen, acizi organici, acizi grași, antibiotice, etanol și bacteriocine.

Bacteriocinele sunt peptide sau proteine cu acțiune antimicrobiană împotriva bacteriilor. Bacteriocinele au fost raportate ca fiind produse de tulpini ca Lactococcus, Lactobacillus, Pediococcus, Leuconostoc, Carnobacterium, Streptococcus, Enterococcus și Bifidobacterium. Bacteriocinele produse de bacteriile lactice pot fi definite ca proteine biologic active sau ca și complexe de proteine care prezintă un mod de acțiune bactericid exclusiv față de bacteriile Gram pozitive și în special față de speciile înrudite. Ele formează un grup eterogen cu privire la producerea de specii bacteriene, mărime moleculară, proprietăți fizice și chimice, stabilitate, spectru antimicrobian și modul de acțiune.

Bacteriocinele sunt produse atât de bacteriile Gram pozitive , cât și de bacteriile Gram negative. Până in prezent, au fost desrise câteva sute de bacteriocine.

Bacteriocine produse de bacterii Gram-pozitive

Bacteriocinele produse de bacterii Gram-pozitive au fost clasificate prima dată de Klaenhammer în anul 1993 (klaenhammer, 1993).

Bacteriocinele de clasă I sunt produse de bacteriile Gram pozitive și cuprind lantibiotic sau peptide termostabile cu greutate moleculară sun 50kDa. Ele suferă modificări post-translationale și conțin aminoacizi atipici, cum ar fi lantionine, meltillantionine, dehidroalanina, dehidrobutirin, D- alanină ( Nissen- Meyer și colab, 2009)

Lantibioticele sunt împărțite în doua grupe: lantibiotice de tip A și lantibiotice de tip B. Fiecare grup prezintă proprietăți structurale și funcționale distincte. Lantibioticele de tip A sunt molecule alungite, având rol în permeabilizarea membranei citoplasmatice în celulele sensibile, în timp ce lantibioticele de tip B includ molecule globulare cu un mod variabil de acțiune. Cea mai cunoscută bacteriocină de clasă I este bacteriocina de tip nisin, produsă de anumite tulpini de Lactococcus lactis. Aceasta manifestă o gamă largă de activități antimicrobiene îndreptate împotriva bacteriilor Gram pozitive, cum ar fi Enterococcus ,Leuconostoc, Lactococcus, Lactobacillus, Staphylococcus, Micrococcus, pediococcus, Listeria. De asemenea, previne formarea de spori și inhibă dezvoltarea celulelor bacteriene vegetative din genul Bacillus și Clostridium.(Delves-Broughton și colab. 1996, Cintas și colab. 1998, Cheigh and pyun, 2005)

Bacteriocinele de clasă II sunt bacteriocine non-lantibiotice, care nu conțin lantionine. Sunt bacteriocine termostabile, cu greutate moleculară sub 50 kDa. Bacteriocinele din această clasă nu suferă modificari post-translaționale. Datorită structurii lor putem să distingem 4 subclase: subclasa IIa include bacteriocine pedicine- like, cu o activitate puternică împotriva bacteriilor din genul Listeria. Acestea prezintă o regiune cationic hidrofilă cu secvența de amionacizi Tyr- Gly- Asn- Gly-ValX- Cyn și 2 cisteine legate de o punte disulfurică.( van Belkum and Stiles, 2000, Franz și colab. 2007).

Bacteriocinele din această subclasă prezintă omologie de secvență mare (38-80% secvențe de aminoacizi identificate), în special la nivelul regiunii N-terminală. Pe de altă parte regiunea C-terminală este mai hidrofobă și diferențiată. (Casaus și colab. 1997, Feng și colab. 2009).

Ca și caracteristiă a bacteriocinelor de subclasă II ar fi activitatea lor puternic inhibitoare împotriva genului Listeria monoczyogenes.(Nishie și colab, 2012)

Bacteriocinele din subclasa IIb reprezintă un grup de dipeptide.Ele conțin o singură punte disulfurică, și pot prezenta secvența Tyr- Gly- Asn- Gly- Val- la nivelul regiunii N- terminală Xcys (van Belkum and Stiles, 2000) sau pot să fie lipsite de ea (Franz și colab. 2007)

Un al doilea grup de bacteriocine din subclasa IIb include una singură sau ambele peptide manifestandu-se împreună, deși combianrea lor face să crească activitatea lor.

Bacteriocinele din subclasa IIc sunt peptide circulare. Ele conțin o singură punte dislfurică și nu conțin la nivelul regiunii N- terminală secvența de aminoacizi Tyr- Gly- Asn- Gly- Val- X- Cys.

Bacteriocinele din subclasa IId sunt peptide liniare care sunt diferite din punct de vedere structural, al mecanismului lor de secreție și al modului de acțiune față de bacteriocinele din subclasele IIa si IIc.

Clasa a III- a include bacteriocine cu greutate moleculară peste 30 kDa. Sunt termolabile și sunt produse în principal de bacteriile Gram pozitive(van Belkum and Stiles, 2000) .

Ele pot fi împartite în 2 categorii distincte: grupul enzimelor bacteriolitice, care distrug tulpinile sensibile prin liza celulară de exemplu lysostaphin produs de Staphylococcus aureus și enterolysin A produs de Enterococcus faecalis și grupul de proteine antimocrobiene non-litice produs de Lactobacillus helvaticus.(Thumm and Gotz, 1997, Nilsen și colab. 2003)

Clasa a IV- a include bacteriocine care, pentru înteaga activitate necesită prezența unei portiuni lipidice sau a unei portiuni de carbohidrați din molecula lor.(Jack și colab. 1995)

Tabelul 2. Caracteristicile de bază ale bacteriocinelor selectate de bacteriile Gram pozitive (Tomasz M. Karpinski și Anna K. Szkaradkiewicz,2013)

Tabelul 2. Caracteristicile de bază ale bacteriocinelor selectate de bacteriile Gram pozitive –continuare (Tomasz M. Karpinski și Anna K. Szkaradkiewicz,2013)

Bacteriocine produse de bacterii Gram-negative

Spectrul de activitate al bacteriilor Gram negative este mai îngust fată de spectrul de activitate al bacteriilor Gram pozitive. Citotoxinele bacteriene extracelulare produse de E. coli care reduc concurența din alte tulpini bacteriene sunt denumite colicine și microcine.

Cel mai mare grup de bacteriocine produse de bacteriile Gram negative este format de colicine. Ele sunt sintetizate de mai mult de jumătate din tilpinile E. coli și de asemenea de speciile Yersinia pestis, Seratia marcescens și de bacteriile din genul Shigella, Klebsiella și Pseudomonas (Cascules și colab, 2007).

Colicinele sunt peptide mari, cu o greutate moleculară cuprinsă între 25-80 kDa. Toate colicinele sunt codificate de plasmide Col, iar sinteza acestora poate fi realizată cu ajutorul razelor UV sau a mitocinei C. Colicinele prezintă activitate antinicrobiană, care vizează tulpini bacteriene înrudite.(Braun și colab. 2002)

Acțiunea bactericidă a colicinelor, implică formarea canalelor ionice în membrana citoplasmatică a celulelor sensibile, ceea ce duce la depolarizarea celulei. De asemenea poate avea loc degradarea peptidoglicanului din peretele celular sau inhibarea sintezei acestuia. Sinteza de colicine este letală pentru celulele producătoare și duce la liza celulelor. Grupul de gene responsabile pentru activitatea colicinelor constă dintr-o genă care codifică proteina toxică, rezistența genei codificatoare, și în cele mai multe dintre colicine, gena codifică o proteină pentru a facilita ieșirea colicinei din celulă rezultând liza celulei ( Smarda and Smajs, 1998, Gwiazdowska and Trojanowska, 2005, Cascales și colab. 2007).

Sinteza colicinelor rămâne sub control datorită câtorva mecanisme. Pricipalul mecanism, implică sistemul SOS, formând o parte s sistemului de control a expresiei genelor, implicate în repararea ADN-ului. În condiții standard de sinteză, colicinele sunt comutate în majoritatea celulelor și devin mobilizate în condiții de stres.(Braun și colab. 2002).

Microcinele sunt peptide cu greutate moleculară mică, sunt termostabile și prezintă un caracter hidrofob. Acestea formează o clasă separată de bacteriocine produse de bacteriile Gram negative. Microcinele sunt sintetizate de E. coli și de o singură tulpină de Klepsiella pneumoniae identificate până în prezent.(Pons și colab. 2002). Pe baza mecanismului de acțiune a acestora se pot distinge 2 clase de microcine. Prima clasă de microcine, include peptide cu greutate moleculară mai mică de 5 kDa, suferă modificări post-translaționale și atacă în principal structurile intracelulare. A doua clasă de microcine, include peptide cu o greutate moleculară cuprinsă între 7-10 kDa, nu suferă modificări post-translaționale și duc la deteriorarea și distrugerea membranei celulare a celulelor țintă..(Pons și colab. 2002, Gwiazdowska and Trojanowska, 2005)

Spre deosebire de colicine, sinteza de microcine nu este letală și nu este controlată de sistemul SOS.

Microcinele sunt secretate de mediu în faza târzie logaritmică de creștere, cu excepția microcinei Mcc E 492, care este produsă în faza timpurie logaritmică de creștere.(Hetz și colab.2002)

Tabelul 3. Caracteristicile de bază ale bacteriocinelor selectate de bacteriile Gram negative (Tomasz M. Karpinski și Anna K. Szkaradkiewicz,2013)

Mecanismul de acțiune al bacteriocinelor

Majoritatea bacteriocinelor exercită un efect bactericid asupra celulelor sensibile. Primul contact al unei bacteriocine cu o celulă sensibilă, are loc ca urmare a interacțiunilor electrostatice între molecula bacteriocină hidrofobă și fosfolipidele din membrana citoplasmatică a unei celule sensibile.( Chen și colab. 1997)

Mecanismul de acțiune al bacteriocinelor implică formarea de pori tranzitorii și complexe de canale ionice în membrana citoplasmatică a bacteriilor sensibile. Acestea sunt însoțite de un flux pasiv de molecule mici, cum ar fi potasiu, magneziu, fosfor, ioni, aminoacizi și ATP. Acest lucru duce la o perturbarea potențialului de membrană, inhibarea gradientului de pH și a funcției pompei de protoni. Nivelul scăzut de ATP și deficitul de ioni din celule duce la inhibarea ADN-ului și a ARN-ului, a proteinelor și sinteza de polizaharide și în final duce la moartea celulelor bacteriene.( Moll și colab. 1999, Rodriguez și colab. 2002)

Un alt mecanism de acțiune al bacteriocinelor implică capacitatea lor de a induce liza celulelor bacteriene. Procesul este legat de interacțiunea bacteriocinelor cu acizi theicoici, lipotheicoici și teichuronici reperzentând componente ale peretelui celular. Acest lucru duce la eliberarea și activarea enzimelor autolitice, legate de celule, ceea ce duce la autoliza celulară. O astfel de activitate a fost descrisă pentru plantaricine C produse de tulpinile L. plantarum LL 441 ȘI bacteriocinele produse de tulpina L. delbrueckii subspecia bulgaricus LMG 13551.(Gonzales și colab. 1994)

Bacteriocinele din clasa lantibiotic pot întrerupe biosinteza peretelui celular. Ele inhibă sinteza de peptidoglicani în etapa de transglicozilare care nu este însoțită de perturbarea biosintezei de ADN, ARN sau proteine.(Moll și colab. 1999)

Mecanismul de acțiune manifestat de bacteriocinele produse de bacteriile Gram negative includ depolarizarea membarnelor ceulare ( ex. colicin E1), deteriorarea ADN-ului (ex. Colicin E2, acționează ca endonucleaze nespecifice) sau inhibarea sintezei proteinelor prin inactivarea ARN-ului ribozomal (ex. Colicin E3 și cloacin DF13).(Riley și gordon, 1999, Wlodarczk, 2002, Cascales și colab. 2007).

Bacteriocinele ca molecule cu greutate moleculară mică , de obicei, cu caracter hidrofob, tind să formeze agregate, ceea ce rezultă o reducere a activității lor. (Karpinki, 2012).

De exemplu, propionicinul (PLG-1) are o greutate moleculară de aproximativ 10kDa și formează agregate cu o greutate moleculară peste 100kDa.(Lyon și Glatz, 1993)

Activitatea bacteriocinelor poate fi crescută prin distrugerea agregatelor și a creștere a numarului de molecule active care utilizează detergent slab, cum ar fi Triton X100.

Bacteriocine produse de bacteriile lactice

Bacteriile lactice formează un grup neuniform având o proprietate comună ca a capacității de fermentare a zaharidelor anoxice. Bacteriile includ coci Gram pozitivi care aparțin genurilor Lactobacillus, Lactococcus, Bifidobacterium, Streptococcus, Leuconostoc și Pediococcus.

Bacteriile fermentative din lapte sunt capabile să sintetizeze multe substanțe antibacteriene. În conformitate cu bacteriocinele, ele produc cantități mari de acizi organici de exemplu acid lactic, acid acetic și alți compuși cu acțiune antimicrobiană de exemplu H2O2.( Szkaradkiewicz și karpinski. 2013)

Bacteriile lactice sunt utilizate în special pentru producerea alimentelor fermentate și sunt responsabile pentru aromă și un gust specific produselor.

Proprietățile de conservare ale bacteriilor lactice sunt cunoscute de mii de ani și sunt aplicate în industria alimentară.(Libudzisz. 2003)

Datorită proprietăților lor, lactobacilii sunt frecvent utilizați în preparate probiotice. Tulpini de Lactobacillus sp. cu proprietăți probiotice confirmate aparțin speciilor Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus silvaricus, Lactobacillus plantarum.(Slonska și Keimuszko. 2010, Kleiwicka și colab. 2011).

În prezent, se știe că bacteriile din genul Lactobacillus au efecte antagoniste față de periodontopatogeni cum ar fi Aggregatibacter actinomycetemcomitans, Prevotella intermedia, Porphyromonas gingivalis.Bacteriile lactice sunt capabile de legarea nitrozaminelor și a altor bacterii mutagene, ca de exemplu coloranți azoici, microtoxine care confirmă activitatea antineoplazică.(Burns și Rowland 2000)

Bacteriile probiotice produc bacteriocine, utilizate în industria produselor lactate pentru producerea brânzei, înghețatei, iaurtului, chefirului și alte băuturi fermentate.(Garde și colab 1997, Beshkova și Frengova. 2012).

Enterocine

Enterocinele reprezintă bacteriocine produse de bacterii din genul Enterococcus. Enterocinele prezintă o variabilitate extinsă și o manifestare amplă printre izolate obținute din diverse surse.(Klaerhammer, 1993).

Se sugerează că variabilitatea enterocinelor este rezultatul schimbului genetic între diferite genuri de bacterii, care pare să fie confirmată de similitudinea secvențelor între enterolizine și lizostafine stafilococice sau enterocine AS-48.(Franz și colab. 2007)

Enterococii sunt bine cunoscuți pentru prezența multiplelor elemente genetice mobile, cum ar fi plasmide sau traspozoni..Mecanismul de tranfer de gene poate induce un transfer rapid și eficient de gene, enterocinele codificând gene între enterococi.

Pe plasmide genele codifică citolizină, bacteriocine 31, au fost gasite enterocine EK87 și enterocine AS-48.(Tomita și colab. 2008)

Producerea de bacteriocine poate juca un rol important în colonizarea produselor alimentare cu enterococi, ca de exemplu lactate și produse din carne, în special.

Mai multe enterocine manifestă un spectru larg de activitate antimicrobiană față de bacteriile din genurile Enterococcus, Lactobacillus, Streptococcus, Listeria sau Clostridium.( Franz și colab. 2007)

Datorită acestui obiectiv larg, inclusiv Listeria monocytogenes și Clostridium tyrobutyricum, bacteriocine producătoare de enterococi, precum și bacteriocine izolate, sunt studiate intens.

Obiectivul acestora este în mare parte legat de aplicarea lor în producția de brânzeturi și în procesele de fermentație.(Franz și colab. 2007)

Tabelul 4. Caracteristicile de bază ale enterocinelor (Tomasz M. Karpinski și Anna K. Szkaradkiewicz,2013)

Tabelul 4. Caracteristicile de bază ale enterocinelor-continuare (Tomasz M. Karpinski și Anna K. Szkaradkiewicz,2013)

Capitolul III. DESCRIEREA ȘI CARACTERIZAREA BACTERIILOR LACTIC

Bacteriile lactice sunt microrganisme larg răspândite care pot fi găsite în orice mediu bogat, in principal, în carbohidrați, cum ar fi: plante, alimente fermentate, suprafețe ale mucoasei umane și animale terestre și marine.

În organele umane și animale, bacteriile lactice fac parte din microbiota normală, ecosistem care în mod natural populează tracturile gastrointestinale și genito-urinare, care este compus dintr-un număr mare de bacterii din diferite specii cu o varietate diversă de tulpini.

Bacteriile lactice sunt bacterii Gram pozitive, microaerofile, nesporulate, a căror produs principal de fermentație este acidul lactic. Bacteriile lactice cuprind atât coci (Lactococcus, Vagococcus, Leuconostoc, Pediococcus, Aerococcus, Tetragenococcus, Streptococcus, Enterococcus) și bacili (Lactobacillus, Carnobacterium, Bifidobacterium).

Filogenetic ele sunt membrii ai subdiviziunii Clostridium-Bacillus a eubacteriilor Gram pozitive.

Bacteriile lactice, în special, genurile Lactococcus, Lactibacillus, Leuconostoc, Pediococcus și Streptococcus au fost folosite în mod tradițional drept culturi starter pentru fermentarea produselor alimetare și abăuturilor, datorită contribuției lor la dezvoltarea gusturilor și aromelor și datorită alterării întarziate.

Mai mult de atât, în prezent, bacteriile lactice joacă un rol important în industia de sinteză a produselor chimice, a produselor farmaceutice sau alte produse utile (fig.1)

3.1. Particularitați morfo-fiziologice generale

Structura moleculară a peretelui bacteriilor Gram pozitive

Peretele celular al bacteriile Gram pozitive este mai rezistent, mai gros și rigid. Mureina este componenta esențială din peretele celular. Mureina mai este denumită și peptidoglican, glicopeptid, mucopeptid sau glucozaminpeptid.

Mureina este alcătuită dintr-o componentă glucidică și una peptidică. Componenta glucidică este un dizaharid format din N-acetil-D-glucozamină și acid N-acetilmuramic. Acidul N-acetilmuramic rezultă prin stabilirea unei legaturi ester între acidul lactic și N-acetil-D-glucozamină

Componenta peptidică se află la fiecare unitate diglucidică și este reprezentată de un tetrapeptid care conține L-alanină, acid D-glutamic, acid diaminopimelic sau lizină și D-alanină. Acest tetrapeptid se leagă de acidul N-acetilmuramic.

La bacteriile Gram pozitive, legatura transversală a tetrapepidelor învecinate este realizată de punte peptidică. Cu cât numărul de legături peptidice este mai mare, cu atât crește rigiditatea peretelui celular.

Se formează o structură covalentă perfect continuă în jurul celulei, un adevărat sac mureinic, cu structură tridimensională dinamică. La nivelul sacului mureinic există enzime care modelează creșterea sa: murein-hidrolazele taie legaturile chimice ale mureine, iar murein-sintetazele inseră noi unități de construcție.

Importanța mureine a reieșit din studiul acțiunii a doi agenți antimicrobieni: lizozimul și penicilina

Lizozimul clivează legăturile glicozidice β 1-4 și hidrolizează mureina celulelor aflate în faza staționară.

Penicilina inhibă celulele bacteriene aflate în faza de creștere, deoarece inhibă trapta finală a sitezei mureinei, reacția de transpeptidare, adică formarea legaturilor peptidice treansversale între catenele de glican adiacente.

Mureina formează o matrice, în care se găsesc alți polimeri: polizaharide, acizi teichoici.

Acizii teichoici sunt molecule flexibile și lungi, iar din punct de vedere chimic sunt polimeri de 1-3-poliglicerol-fosfat sau de poli-ribitol-fosfat, legați fosfo-diesteric.(Chifiriuc C., 2011)

Bacteriile Gram pozitive prezintă două categorii de acizi teichoici:

acizi lipoteichoici (ALT) traversează peptidoglicanul și cu un capăt de leagă de glicolipidele din membrană, iar celălalt capăt este liber la suprafața celulei.

acizi teichoici parietali, sunt atașați covalent de resturile de acid N-acetilmuramic ale mureinei

Acizii teichoici împreună cu mureina formează o matrice, cu rol în menținerea echilibrului cu cationii metalici, dar și în reglarea traficului de ioni, nutienți, proteine și antibiotice.

Există numeroase funcții ale acizilor teichoici:

Sunt structuri moleculare filamentoase, care conferă un plus de rigiditate peretelui celular la bacteriile Gram pozitive;

Au rol în transportul cationilor metalici în/și din celulă, fiind polianionici;

Au rol de receptori de fagi;

Au rolul de adezine

Acizii teichoici, la bacteriile patogene reprezintă un factor de virulență, deoarece prezintă proprietăți chimiotactic negative față de fagocite.

Unele bacterii secretă cantități mari de acizi teichoici solubili.

Nu toate bacteriile Gram pozitive au acizi techoici. Cele care nu au acizi teichoici, poartă molecule anionice cu funcții asemănătoare, ca de exemplu lipomananul, în locul ALT la Micrococcus luteus. (Chifiriuc C., 2011)

Funcțiile peretelui celular

Peretele celular fiind structura esențială a celulei bacteriene, acesta îndeplinește anumite funcții:

este o structură cu rol esențial în arhitectura celulară, deoarece avand o structură rigidă determină forma ceulei și menținerea ei. După pierderea conținutului celular, sacul mureinic păstrează forma inițială a celulei. Mureina permite mărirea volumului celulei, deorece conferă elasticitate celulei.

conferă protecție față de liza osmotică în mediile hipotonice;

reglează funcția de permenabilitate, constituind o barieră mecaică suplimentară, alături de membrana citoplasmatică. La bacteriile Gram pozitive, peretele celuar are o porozitate de 1,1 nm, permițănd trecerea moleculelor cu dimensiuni mai mici de1200 Da.

La bacteriile Gram pozitive, participă la formarea septului de diviziune și la procesele de creștere;

La bacteriile Gram negative membrana externă conține proteine cu funcții de transport molecular, care au rol de recptori de vitamine, glucide, aminoacizi, și de trasferine.

Membrana externă fiind o barieră cu permeabilitate selectivă permite difuzia moleculelor mici, fiind impermeabilă pentru moleculele mari, permite difuzia limitată a substanțelor hidrofobe.Suprafața celulei este acoperită cu LPS.

Porinele menbranei externe, legate necovalent de mureină,reglează procesele de permeabilitate.Ele funcționează ca adevărate camale moleculare. În medii cu osmolaritate mică, porinele sunt mai permeabile;

La bacteriile patogene, membrana externă se găsesc proteine de viruență, cum ar fi adezine cu rol de fixare a bacteriei pe celulele sensibile;

LPS-urile au proprietăți chimiotactice negative față de fagocite, marind astfel nivelul virulemței bacteriene.Conferă individualitate biochimică și serologică diferitelor tulpini.Induc sinteza de anticorpi specifici cu rol protector. (Chifiriuc C., 2011)

3.2. Proprietați biochimice ale bacteriilor

Procesul de fermentație reprezintă una dintre cele mai vechi tehnici pentru conservarea produselor alimentare. Cu toate acestea, în timp ce utilizarea de alimente și bauturi fermentate și producția lor datează din antichitate, caracterizarea microbiologică și biochimică a microorganismelor sau a substanțelor sunt evoluții destul de recente.

Produsele lactate au o valoare nutritivă ridicată, prezintă un beneficiu asupra sănătații cum ar fi imbunătățirea metabolismului, reducerea colesterolului seric și reducerea riscului de cancer (Shah, 2007)

Produsele lactate fermentate asociate cu efectele benefice asupra sănătații pot fi în mare parte atribuite prin eliberare de secvențe peptidice bioactive în procesul de fermentare. Numeroase peptide și fracțiuni de peptide, având proprietăți bioactive au fost izolate din produse lactate fermentate. Aceste activități includ: imunomodularea, citomodularea, hipocolesterolemie, antioxidanți, activități de formare de opioid și formațiuni osoase.( Takano T, 2002)

Multe culture starter de lapte, utilizate industrial, sunt foarte proteolitice. Utilizarea de peptide bioactive, producătorii de culturi microbiene (starter și non-starter) permit dezvoltarea de noi produse lactate fermentate.

În timpul procesului de fermentare, bacteriile acidului lactic hidrolizează proteinele din lapte , în special cazeina, peptidele și aminoacizii care sunt folosite ca surse de azot necesare creșterii acestora.

Procesul de fermentare și fermentarea alimentelor este un proces natural folosit din timpuri străvechi. Principalul rol al procesului de fermentare a fost de a păstra produsele alimentare pentru perioade lungi de timp. De asemenea, fermentația a fost frecvent utilizată pentru agenera alimente cu proprietăți particulare, gust, și beneficii asupra sănătații. O gamă de produse alimentare care pot fermenta ar fi laptele, carnea, peștele, fructele, cerealele, generând produse de mare diversitate ca de exemplu brânzeturi, vinuri, ceaiuri, pâine, mezeluri, condimente.

Procesul de fermentare presupune incubarea anaerobă, pentru o anumită perioadă de timp, a unui produs alimentar cu tulpini specifice de bacterii vii. În timpul acestei incubări, bacteriile cresc și prosperă pe produse alimentare libere și metabolizează părți ale acestor produse. Fermentarea poate fi oprită prin ucidera bacteriilor, ca de exemplu, prin tratament termic controlat. Produsul fermentat poate conțiune pe lângă metaboliți microbieni și bacterii vii și moarte, compuși și fragmente ale acestora.

De obicei, în cazul fermentării laptelui, sunt folosite bacterii producătoare de acid lactic și lactate formandu-se în principal, din lactotă în timpul procesului de fermentare, făcând produsul fermentat mai acid și mai puțin susceptibil la degradare și prin urmare mai bine conservat. Adesea, bacteriile producătoare de acid lactic din genurile Lactobacillus, Streptococcus si Bifidobacterium sunt folosite pentru fermentarea laptelui. Comparative cu puterea producăției de acid lactic în timpul fermentației, se observă doar o mică activitate proteolitică spre proteinele din lapte (cazeină și zer). Carbohidrații din lapte în special lactoza pot fi de asemenea, metabolizați în oligozaharide, galactoză ( Smart J.B, 1991, Perrin V.F.B.,2000).

Spre deosebire de carbohidrați (în principal lactoza), proteinele și lipidele din lapte rămân relative neatinse de bacterii în timpul procesului de fermentație anaerobă. Deoarece lactoza este folosită ca sursă de energie de către bacterii, ea este trasformată în principal în acid lactic, iar astfel laptele fermentat conține mai puțină lactoză.

Beneficiile pentru sănătate ale produselor fermentate, mai ales ale produselor lactate fermentate sunt bine stabilite. Digestia și absorbția imbunătățită au fost legate de fermentația produselor lactate, dar de multe ori, mecanismul din spatele benefiiilor pentru sănătate nu este foarte bine înteles. În multe cazuri, nicinu a fost posibil să se identifice compusul active implict.

În prezent, exsită o mulțime de produse lactate fermentate, ca de exemplu, iaurtul, laptele bătut, kefirul, implicând genuri și procese microbiene, prezentând diferite proprietăți nutritive și care constituie o parte semnificativă din dieta multor populații și la diferite vârste. [68]

Fermentația lactică este un proces biologic prin care, microorganismele transformă zahărul din mediu în acid lactic. Acidul lactic este produs în cantitate mică de multe microorganisme. Cu toate acestea, bacteriile lactice sunt un grup de microorganisme , care produc acid lactic în cantități mari, ca produs al degradării zaharurilor.

Bacteriile lactice sunt foarte răspândite în natură pe plante, în lapte și produse lactate, pe cereale și în diferite bauturi. Cavitatea bucală, faringele, tractusul intestinal și căile genitale ale omului și animalelor, reprezintă habitatul natural al tuturor speciilor de streptococi lactici.

Din punct de vedere al morfologiei există bacterii sferice sau coci, grupați în lațuri scurte, de exemplu genul Lactococcus și genul Streptococcus, în diplococi, tetrade, sau lanțuri scuret (genul Leuconostoc), în diplococi, tetrade, sau gramezi(genul pediocococcus), mai există bacterii cilindrice sau bacili(genul Lactobacillus). Bacteriile lactice sunt bacterii Gram- pozitive, nesporulate, anaerobe sau microaerofile, imobile și care se dezvoltă în mediu acid (Lidia Popa, 2002)

După optimul temperaturii de dezvoltare există:

Bacterii lactice mezofile, care prezintă temperatura optimă de dezvoltare cuprinsă înter 30-35°C

Bacterii lactice termofile, care prezintă temperatura optimă de dezvoltare cuprinsă între 40-45°C

Bacteriile lactice se împart în trei grupe, în funcție de produșii formați în timpul procesului de fermentație:

bacterii lactice obligat homofermentative sau homolactice, care produc ca produs principal numai acid lactic. Acestea sunt specii de Lactobacillus ca: Lactobacillus delbrueckii subsp. Delbrueckiii, L. delbrueckii subsp. bulgaricus, L. delbrueckii subsp. lactis, L. helveticus, L. acidophilus, specii de Lactococcus ca: L lactis, L. cremoris, specii de Streptococcus ca: S. thermophilus, specii de Pediococcus ca: P. damnosus, care infectează uneori berea.

Bacterii lactie obligat heterofermentative sau heterolactice, care produc pe langă acidul lactic și alți produși principali cum ar fi: CO2, etanol, acid acetic, glicerină. Acest grup include specii de Lactobacillus ca: L. brevis, L. lycopersici și specii de Leuconostoc ca: Leuconostoc mesenteroides, Leuconostoc citrovorus, Leuconostoc dextranicum.

Bacterii lactice facultativ heterofermentative, care produc numai acid lactic, fie acid lactic, CO2 și alți produși. În această categorie intră specii de Lactobacillus ca: L casei, L. plantarum și specii de pediococcus ca: Pediococcus acidilactici.

Unele mucegaiuri, cum ar fi speciile din genul Rhizopus produc cantitați apreciabile de acid lactic, dar în industrie se folosesc numai bacterii lactice.

Pentru buna fucționare bacteriile lactice necesită obligatoriu în mediu, factori de creștere, ca de exemplu acidul p-aminobenzoic, acidul folic, acidul nicotinic,riboflavină, tiamină, biotină, acid pantotenic (Lidia Popa, 2002)

Însușirea bacteriilor homofermentative și heterofermentative, de a produce ca produse principale de fermentație acid lactic sau acid lactic și alte produse se exemplifică pe mai multe căi de degradare a glucidelor.

Fermentația homolactică

În fermentația homolactică, produsul principal este numai acidul lactic. Fermentația lactică a glucidelor la bacteriile homolactice decurge dupa ciclul glicolizei (calea E.M.P.) până la acid piruvic. Acidul piruvic este redus apoi la acid lactic cu NADH+H+ format în cursul glicolizei, sub acțiunea lactat dehidrogenazei (fig 2). Bilanțul fermentației este de doua molecule de ATP.

Fig 2. Schema fermentației homolactice (Lidia Popa, 2002)

LEGENDĂ: PI = fosfat

L-DH = Lactat-dehidrogenază

Bilanț energetic: 4ATP – 2ATP = 2ATP

Fermentația heterolactică

În fermentația heterolactică rezultă ca produși principali: acidul lactic, CO2, etanol, glicerină, acid acetic, manită iar ca produși secundari: acetoină, diacetil și 2-3-butandiol.

Formarea produșilor principali se realizează prin degradarea glucidelor pe calea pentozofosfaților, suplimentată cu enzima fosfocetolază.

Luându-se în considerareenzimele cheie ale ciclului glicolizei (aldoza), și ale ciclului pentozofosfaților (dehidrogenazele C6) s-a realizat că deosebirea între bacteriile homolactice și hetrolactice este de ordin enzimatic. Din acest punct de vedere bacteriile lactice se clasifica în trei grupe:

Bacterii lactice obligat homofermentative, care conțin aldoză, dar nu lipsite de dehidrogenazele C6;

Bacterii lactice obligat heterofermentative, care conțin dehidrogenazele C6, dar lipsite de aldoză;

Bacterii lactice facultative heterofermentative, care conțin aldoză cat și dehidrogenazele C6, dar care fermentează hexozele pe calea ciclului glicolizei, iar pentozele pe calea ciclului pentozofosfaților.

Dehidrogenazele C6 favorizeaza degradarea hexozelor de catre bacteriile heterolactice, astfel initiind ciclul pentozofosfatilor , transformand glucoza intr-o pentoza: ribulozo-5-fosfat. Aceasta se izomerizeaza la xilulozo-5-fosfat, care se scindeaza sub actiunea fosfocetolazei in gliceraldehid-3-fosfat si acetil-fosfat (figura3).

Pe calea ciclului glicolizei, gliceraldehid-3-fosfatul, se transforma in acid lactic, ca la bacteriile homolactice, iar acetil-fosfatul se poate transforma in etanol sau acid acetic, in functie de garnitura de enzime a speciiei respective.

Fig.3 Fermentației heterolactică produsă de Leuconostoc sp.(Lidia Popa, 2002)

La degradarea hexozelor de catre bacteriile heterolactice exista trei posibilitati:

gliceraldehid-3-fosfatul este metaboilizat cantitativ la acid lactic pe calea ciclului glicolizei. In cazul acesta acetil-fosfatul funcționează ca un acceptor de hidrogen de la NADPH+H+ și trece cantitativ în etanol. Reacția de fermentație globală este:

GLUCOZA ACID LACTIC + ETANOL + CO2

Bilanțul energetic este egal cu un ATP. Fermentația heterolactica produsă de Leuconostoc sp. se realizează dupa această reacție.

gliceraldehid-3-fosfatu este metabolizat parțial la acid lactic. O parte, acționeaza ca acceptor de hidrogen de la NADPH+H+ rezultând glicerina. In cazul acesta acetil-fosfatul acționeaza parțial ca acceptor de hidrogen de la NADPH+H+ cu formare de etanol, iar parțial transformându-se în acid acetic. Reacția de fermentație este:

GLUCOZA ACID LACTIC+ GLICERINA + ETANOL + ACID ACETIC + CO2

Fermentația heterolactica produsă de Lactobacillus brevis se realizeaza dupa aceasta reactițe, iar bilanțul energetic este de un ATP.

fructoza din mediu functioneaza exclusiv ca acceptor de hidrogen de la NADPH+H+ , în cazul în care aceasta este fermentată heterolactic în locul glucozei, rezultând manita. Gliceraldehid-3-fosfatul, în acest caz este metabolizat cantitativ la acid lactic, iar acetil-fosfatul este metabolizat la acid acetic. Reacția de fermentație este:

FRUCTOZA ACID LACTIC + ACID ACETIC + MANITA + CO2

Deoarece energia din legatura macroergica a acetil-fosfatului nu se pierde, face ca bilanțul energetic să fie de 2 ATP si serveste la formarea unei molecule de ATP conform reactiei, catalizată de enzima acetatkinaza:

CH3 – CO ~ OPO3H2 + ADP CH3 – COOH + ATP

Fermentația heterolactica produsa de Lactobacillus lycoperisici se realizeaza dupa aceasta schema.

În cazul in care glucidul fermentat heterolactic este o pentoza,bilanțul energetic este de 2 ATP si se formeaza numai acid lactic si acid acetic (Lidia Popa, 2002) (fig.4)

Fig 4. Fermentația heterolactică a pentozelor(Lidia Popa, 2002)

Factorii care influențează fermentația lactică

Starterii de fermentație. În ziua de azi se folosesc culturi pure de bacterii lactice, numite starteri de fermentație. Se preferă bacteriile lactice homofermentative, deoarece până la 90-98% acid lactic.În funcție de temperatura de fermentație și de materia primă folosită ca substrat de fermentație se poate face alegerea microorganismului folosit ca starter de fermentație.

Pentru materiile prime care conțin glucoză, maltoză, zaharoză, se preferă Lactobacillus delbrueckii sp. Delbrueckii, iar pentru cele care conțin lactoză, se preferă Lactobacillus delbrueckii sp. bulgaricus, Lactobacillus casei, Lactococcus lactis, iar pentru cele care conțin pentoze, Lactobacillus plantarum.

Pentru o temperatură de 45°-50°C se preferă Lactobacillus delbrueckii sp. delbrueckii, Lactobacillus delbrueckii sp. bulgaricus, iar pentru 30°C se preferă Lactococcus lactis.

Indicele pH. Fermentația lactică decurge optim la un pH cuprins între 5,5-6,0. La un pH de 5,0 fermentația lactică este puternic inhibată, iar la un pH sub 4,5 încetează complet. Pentru menținerea valorii optime de pH, este necesară prezența în mediu a unui tampon, sau neutralizarea pe parcursul fermentației a acidului lactic format.

Sensibilitatea la bacteriofag. Pentru că multe bacterii lactice sunt lizogene, sensibilitatea la bacteriofag este o problemă foarte importantă. Printre streptococii lactici încidența lizogeniei este de 85 % și este frecventă și la lactobacilli. Selectarea prin mutageneză a tulpinilor de bacterii lactice rezitente la fagi este o modalitate de evitare a contaminării cu fagi.(Lidia Popa, 2002)

Industrii bazate pe fermentația lactică

Fabricarea acidului lactic

Acidul lactic se fabrică numai prin fermentație, cu ajutorul bacteriilor homolactice: Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus bulgaricus, sau facultative heterolactice: Lactobacillus plantarum

Pentru Lactobacillus delbrueckii și Lactobacillus bulgaricus temperatura de fermentare este de 45°-50°C, iar pentru Lactobacillus plantarum este de 30°C.

Ca materii prime se utilizează: materii prime amidonoase (cereale și cartofi), materii prime zaharoase ca: glucoză tehnică și purificată, melasă de sfeclă și de trestie, zer. Alegerea microrganismului de face în funcție de matreia primă folosită. De obicei, pentru materiile prime amidonoase se utilizează Lactobacillus delbrueckii, pentru zer se utilizează Lactobacillus bulgaricus, pentru leșii sulfitice Lactobacillus plantarum, care fermentează și pentoze.

Acidul lactic se utilizează în industria farmaceutică, alimentară, textilă și de pielărie.

Industria produselor lactate

Lapte acru cremos (lapte acru, lapte bătut) se obține prin ținerea laptelui proaspăt la o temperatură de 20°-22°C, timp de 15-20 de ore.

Iaurtul se prepară din lapte fiert sau pasteurizat, care se răcește la 50°C și se însămânțează cu un amestec de cultri selecționate cum ar fi Lactobacillus bularicus și Streptococcus thermophilus. Laptele însămânțat se ține 9-16 ore la o temperatură de 40°C, apoi se răcește brusc. Iaurtul devine prea acru dacă procesul de fermentare nu se opreste la timp prin racire. Gustul caracteristic al iaurtului se datorează acidului lactic și acetaldehidei.

Laptele acidofil se obține din lapte pasteurizat, care se însămânțează cu Lactobacillus acidophius. Laptele acidofil este asemănator cu laptele acru, doar ca prezintă o aciditate mai redusă

Smâtâna se obține din frișcă paseteurizată, la care se adaugă bacterii lactice

Untul se obține prin fermentația lactică a smântânii dulci, obținută din lapte.

Chefirul este o băutură acidă, slab alcoolică, care se prepară din lapte, prin fermentare. Pentru prepararea chefirului, laptele se adaugă peste boabele de chefir și se ține 24 de ore la o temperatură de 20°C, astfel are loc fermentarea lactică și alcoolică a lactazei.(Lidia Popa, 2002)

Obținerea unor băuturi din cereale

În categoria aceasta intra borșul și cvasul care se obțin prin fermentația lactică și braga care se obține printr-o fermentație mixtă, adică lactică și alcoolică. La formarea borșului participă Lactobacillus delbrueckii.(Lidia Popa, 2002)

Fermentația malo-lactică din industria vinului

Este o fermentație lactică a acidului malic, fermentație care îmbunătațește calitațile gustului vinului, prin reducerea aciditații, care-i dă un gust aspru, acidul lactic fiind mai bine tolerat de tubul digestiv decăt acidul malic. Acidul malic este transformat în acid lactic și CO2. (Lidia Popa, 2002)

Capitolul IV. PRODUSE LACTATE PROBIOTICE

4.1. Caracteristicile și efectele biologice ale unor tulpini probiotice

Genul Lactobacillus cuprinde bacili Gram pozitivi, alungiți sau polimorfi. Sunt germeni nesporulați, imobili care nu posedă catalază , dar au o sesibilitate față de oxigenul atmosferic. Poate fi izolat din edocardite sau din supurații bucale sau pulmonare.

Există 65 de specii de Lactobacillus, clasificate în 3 grupe:

obligat heterofermentative

facultativ heterofermentative

obligat homofermentative

Majoritatea lactobacililor fac parte din microflora normală a: cavității bucale, care poate fi populată de speciile de Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus silvarius; a intestimului, care poate fi populat de Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus silvarius, Lactobacillus reuteri; sau se pot gasi la nivelul microflorei vaginului care poate fi populat de Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus cellobiosus, Lactobacillus jensenii..

Sunt prezenți în produse lactate, fiind utilizați în industria agro-alimentară datorită puterii lor de fermentare

Sunt bacili Gram pozitivi de dimensiuni mari, dispuși uneori în lanțuri. Nu prezintă spori și nici cili.

Se dezvoltă în condiții anaerobe sau microaerofile și în prezența dioxidului de carbon, la un pH = 5-6. Se dezvoltă lent, pe diferite medii care conțin diferiți factori de creștere: extract de carne și de levură, peptonă, carbohidrați fermentabili. Incubarea mediilor însămânțate se realizează în atmosfera de 90% N și 10% CO2. fie în anaerobioză.

Pentru tulpinile umane temperatura de incubare este de 37°C, iar pentru tulpinile saprofite din alimente temperatura de incubare este de 28-30°C .

După incubare, coloniile apar la aproximativ 2-3 zile, sunt rotunde, mari, albe, convexe.

Multe specii din genul Lactobacillus fermentează glucoza în lactoză, descompun glucoza cu eliberare de acid lactic.

În general genul Lactobacillus este nepatogen pentru om, cauzând rareori infecții.Este rezistent față de vancomicină. Rarele infecții cauzate de acest gen pot fi tratate cu doze mari de penicilină în asociație cu gentamicină.(Felicia Toma Săcărea, 2006)

Lactobacilii sunt adesea considerați a fi comensali sau participanții benefici în ecologia microbiană a omului și sunt efectuate numeroase studii cu privire la folosirea lor ca aditivi în dieta umană sau animală.(Hummel și colab.2007)

O serie de beneficii pentru sănătate au fost atribuite bacteriilor probiotice și de asemena ele sunt ca o măsură preventivă pentru a menține echilibrul microflorei intestinale.(Shah 2007)

Printre efectele benefice asupra omului mai sunt incluse și:

Stabilizarea microbiotei intestinale ( fără colonizarea bacteriilor entero-patogenice prin aderarea la peretele intestinal și concurând pentru nutrienți).(Denev 2006)

Reducerea intoleranței la lactoză (de Vrese și colab. 2001)

Prevenirea diareei indusă de administrarea antibioticelor (Pochapin 2000)

Prevanirea cancerului de colon(Wollowski și colab. 2001)

Stimularea sistemului imunitar (Isolauri și colab. 2001)

Produsele lactate sunt considerate un transportor ideal al bacteriilor vii in organsmul uman. Se consideră că între componentele produseor lactate și culturile probiotice există un efect sinergetic, iar produsele lactate reprezintă un suport ideal pentru introducerea probioticelor în sistemul gastrointestinal.

Cercetările au confirmat o abilitate a lactoferinei de a îmbunătîții procesul de creștere al bifidobacteriilor, în mod direct prin mărirea numărului de celule vii și indirect, prin reducerea bacteriilor intestinale producătoare de toxine.

Cel mai utilizat produs lactat cu probiotice este iaurtul care prezintă un pH scăzut. Capacitatea de creștere și de supraviețuire a diferitelor specii de probiotice depinde în mare măsură de nivelul de aciditate din mediu.

Tabelul 5. Microorganisme utilizate ca probiotice( Conway P.L.)

4.2. Lactobacillus acidophilus

Majoritatea tulpinelor de Lactobacillus acidophilus pot fermenta celobioza, fructoza, galactoza, glucoza, lactoza, maltoza, manoza, zaharoza si trehaloza [Gomes si Malcata 1999]

4.3. Bifidobacterium

Genul Bifidobacterium

Membri genului Bifidobacterium sunt bacili Gram pozitivi sub forma unor bastonase maciucate, anaerobi, imobili, catalază negativi. Speciile din genul Bifidobacterium sunt considerate nepatogene pentru om, iar 10 din speciile acestui gen fac parte din microbiota intestinala umană.Sunt foarte răspândiți la nivelul microflorei intestinale a nou-născuților hraniți cu lapte de mamă, avand efect protector față de infecțiile digestive și față de cancerul de colon.

Singura specie patogenă a genului Bifidobacterium este Bifidobacterium dentium, componentă a microbiotei intestinale.

Bifidobacteriile sunt cunoscute ca avand proprietăți probiotice. Pentru Bifidobacterii sistemul digestiv constituie locul propice pentru a se putea dezvolta, în timp ce genul Lactobacillus inhibă sistemul digestiv si pe cel urogenital.

Genul Bifidobacterium poate, cu ajutorul enzimelor intracelulare, să descompună polizaharidele în glucoză, zaharoză, mai târziu, sunt metabolizate în mod caracteristic pentru bifidobacterii.

In afara de glucoză toate bifidobacteriile sunt de asemenea capabile sa utilizeze galactoza, lactoza și de obicei fructoza ca sursa de carbon (Gomes si Malcata 1999).

Pentru izolarea bifidobacteriilor se preferă mediul TPY (triptonă-fitonă și extract de drojdie), suplimentat cu antibiotice și alți inhibitori cum ar fi: geloză TGY dicloxacilină sau geloză NPNL modificată (TGY + neomicină, paromimicină, acid nalidixic și clorură de litiu).

Timp de 72 de ore la o temperatură de 40°C într-o atmosferă îmbogațită cu CO2 se realizează termostatarea bifidobacteriilor. Pentru caracterizarea bacteriilor din genul Bifidobacterium, uneori este pusă în evidență 6 fofocetolaza. Celulele crescute pe mediul TPY sunt spălate cu soluție tampon fosfat (0,05M, pH=7), cisteinat (0,5 g/l), apoi ultrasonate. Se adaugă 0,25 ml dintr-un amestec de florură de sodiu- iodoacetat de potasiu (6 respectiv 10 mg/l) și 0,25 ml de fructozo-6-fosfat (80 mg/ml). Se termostatează 30 min la 37°C, ulterior de blocheză reacția cu 1,5 ml de clorhidrat de hidroxil amnină. După 10 min se determină acetil-P prin adaugarea de acid triclor acetic 15%, perclorură de fier 5% și acid clorhidric 4N (1 ml din fiecare reactiv): apare o culoare roșie violacee.

N-AGA: N-acetil-glucozamină, LGA: leucin-glicil-arilamidază, CAP: cistein-amino-peptidază

Tabelul 6. Caracteristicile speciilor din genul Bifidobacterium (Clemensa Tofan, 2002)

CONCLUZII

BIBLIOGRAFIE