Bakterie mléčného kvašení (bmk) jsou heterogenní skupinou mikroorganismů, které mohou fermentovat různé živiny za vzniku mléčné kyseliny

Rod Lactobacillus

1. Taxonomie

Ze 13 rodů patřících do skupiny bakterií mléčného kvašení je u rodu Lactobacillus doposud popsáno nejvíce druhů (říjen 2006; http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy). Zařazení rodu Lactobacillus do systému je následující:

doména: Bacteria

kmen: Firmicutes

třída: Bacilli

řád: Lactobacillales

čeleď: Lactobacillaceae

rod: Lactobacillus

Rod Lactobacillus byl poprvé popsán v roce 1901 Beijerinckem. V roce 1919 Orla-Jensen rozdělil tento rod do tří podrodů – Thermobacterium, Streptobacterium
a Betabacterium – a to podle jejich optimální růstové teploty a morfologických
a fenotypických rysů (Bernardeau a kol. 2006, Klein a kol. 1998). Taxonomie tohoto rodu, stejně jako i jiných zástupců bakterií mléčného kvašení, prodělala od té doby značné změny, jak je znázorněno v Tabulce 2 (Holzapfel a kol. 2001). Proces taxonomických změn je nepřetržitý a stále pokračuje: v roce 1986 bylo popsáno 44 druhů a 11 poddruhů, v roce 2003 88 druhů a 15 poddruhů (Coeuret a kol. 2003) a v listopadu 2005 125 druhů a 27 poddruhů (www.bacterio.cict.fr). Tyto rozsáhlé změny způsobují nejasnosti a lze předpokládat, že některé předešlé identifikace laktobacilů budou ještě podrobeny dalším rekvalifikacím (Bernardeau a kol. 2006).

Berge`s Manual of Systematic Bacteriology, beroucí v úvahu stále se zvyšující počet známých druhů, rozdělil rod Lactobacillus na základě fenotypických vlastností
a zkvašování cukrů do tří skupin (Tabulka 3). Tato nomenklatura je stále uznávaná. Relativně nedávno bylo navrženo Schleiferem a Ludwigem (1995) nové rozdělení rodu Lactobacillus, a to na základě analýzy 16S-RNA, do skupin: skupina Lactobacillus casei/Pediococcus, skupina Leuconostoc a skupina Lactobacillus acidophilus (resp. skupina Lactobacillus delbrueckii) (Bernardeau a kol. 2006, Claesson a kol. 2007).
Tabulka 2: Srovnání dřívějších názvů rodů bakterií mléčného kvašení se současnou taxonomickou klasifikací (upraveno dle Holzapfel a kol. 2001).




Rod Kataláza Fermentace Současná klasifikace

Betabacterium – Hetero- Lactobacillus

Weissella

Thermobacterium – Homo- Lactobacillus

Streptobacterium – Homo- a hetero- Lactobacillus

Carnobacterium

Streptococcus – Homo- Streptococcus

Enterococcus

Lactococcus

Vagococcus

Betacoccus – Hetero- Leuconostoc

Oenococcus

Weissella

Microbacterium + Homo- Brochothrix

Tetracoccus + Homo- Pediococcus

Tetragenococcus

2. Fenotypické vlastnosti

Zástupci rodu Lactobacillus jsou buňky tvaru pravidelných tyček, které jsou obvykle delší, občas také kokovité, uspořádané v palisádách nebo krátkých řetízcích (Obrázek 2). Jsou grampozitivní, nesporulující, pouze zřídka mají pohyblivé peritrichálními bičíky. Dále jsou fakultativně anaerobní, někteří mikroaerofilní (slabý růst na vzduchu, ale silnější růst při redukované koncentraci kyslíku), někteří zástupci vyžadují při izolaci anaerobní podmínky. Obecně platí, že přítomnost 5% CO₂ má pozitivní vliv na růst laktobacilů (Sedláček 2007).

Obrázek 2: Morfologie buněk 3 zástupců rodu Lactobacillus. Zdroj obrázků: http://bioweb.usu. edu/emlab/current%20news.html

Lbc. casei Lbc. bulgaricus

Lbc. brevis

Laktobacily jsou chemoorganotrofní, vyžadují bohatá růstová média, jejich metabolizmus je fermentatorní. Neredukují nitráty, nehydrolyzují želatinu, a jsou kataláza negativní. Optimální růstová teplota je 30 až 40 °C a optimum pH obvykle mezi 5,5

až 6,2. Na základě konečných produktů fermentace cukrů je možno laktobacily dělit do tří skupin:

1. 
   obligátně homofermentativní: hexózy fermentují výhradně na kyselinu mléčnou; pentózy ani glukonát nefermentují
   
2. 
   fakultativně heterofermentativní: hexózy fermentují na kyselinu mléčnou, či na směs kyseliny mléčné, octové, mravenčí a etanolu; pentózy fermentují na kyselinu mléčnou a octovou
   
3. 
   obligátně heterofermentativní: hexózy fermentují na kyselinu mléčnou, octovou (etanol) a CO₂; pentózy fermentují na kyselinu mléčnou a octovou
   

Tabulka 3: Rozdělení rodu Lactobacillus na základě produktů fermentace cukrů (upraveno dle Stiles a kol. 1996).




Obligátně homofermentativní Fakultativně heterofermentativní Obligátně heterofermenativní




Lb. acidophilus Lb. acetotolerans Lb. brevis

Lb. amylophilus Lb. agilis Lb. buchneri

Lb. amylovorus Lb.alimentarius Lb. collinoides

Lb. aviarius subsp. araffinosus Lb. bifermentans Lb. fermentum

subsp. aviarius Lb. casei Lb. fructivorans

Lb. crispatus Lb. coryniformis Lb. fructosus

Lb. delbrueckii subsp. coryniformis Lb. hilgardii

subsp. bulgaricus subsp. torquens Lb. kefir

subsp. delbrueckii Lb. curvatus Lb. malefermentans

subsp. lactis Lb. graminis Lb. oris

Lb. farciminis Lb. hamsteri Lb. panis

Lb. gallinarum Lb. homohiochii Lb. parabuchneri

Lb. gasseri Lb. intestinalis Lb. parakefir

Lb. helveticus Lb. murinus Lb. pontis

Lb. jensenii Lb. paracasei subsp. paracasei Lb. rauteri

Lb. johnsonii subsp. tolerans Lb. sanfrancisco

Lb. kefiranofaciens Lb. paraplantarum Lb. suebicus

Lb. kefirgranum Lb. pentosus Lb. vaccinostercus

Lb. mali Lb. plantarum Lb. vaginalis

Lb. raminis Lb. rhamnosus

Lb. salivarius Lb. sake

subsp. salivarius

subsp. salicinus

Lb. sharpeae

3. Genotypické vlastnosti

BMKB jsou bakterie s nízkým a vysokým obsahem GC bazí a s malými genomy v rozmezí 1,8 až 4,4 Mb. Druhy s nejmenšími genomy můžou být vysoce auxotrofní

a deficientní v množství biosyntetických drah, což koresponduje s jejich zřejmou adaptací na nutričně bohatá prostředí (Klaenhammer a kol. 2005).

Nejnovější transkripční analýza celkové genové exprese Lactobacillus acidophilus během růstu na osmi různých cukrech jako zdrojích energie ukázala, že geny glykolytické dráhy patří mezi nejvíce exprimované geny v genomu. Protože BMK získávají svou energii primárně pomocí glykolýzy, jedná se pravděpodobně o obecný rys (Klaenhammer a kol. 2005).

Současná analýza genomů 9 BMK ukázala, že 13 až 17 % jejich veškerých genů kóduje transportní proteiny. Toto procento je větší než bylo zjištěno u ostatních bakterií.
Je zajímavé, že geny kódující systémy pro příjem aminokyselin převládají nad geny kódující systémy pro příjem sacharidů a peptidů (Klaenhammer a kol. 2005).

2.