Лактобактерии: характеристика и применение¶

Лактобактерии (лат. Lactobacillus) — род грамположительных факультативно-анаэробных или микроаэрофильных бактерий семейства Lactobacillaceae, объединяющий более 200 видов. Название происходит от латинского lac («молоко») и греческого baktērion («палочка»): типичная форма клеток — вытянутые палочки, часто образующие цепочки. Лактобактерии сбраживают углеводы с образованием молочной кислоты, благодаря чему играют ключевую роль в молочнокислом брожении, пищевой промышленности и поддержании здоровья человека.

¶Морфология и физиология

Клетки лактобактерий — прямые или слегка изогнутые палочки длиной 0,5–1,5 мкм и шириной 0,5–1,2 мкм, неподвижные, не образующие спор. По типу брожения делятся на гомоферментативные (продуцируют почти исключительно молочную кислоту) и гетероферментативные (образуют также этанол, уксусную кислоту и углекислый газ). Оптимальная температура роста — 30–40 °C, оптимальный pH — 5,5–6,2, хотя многие виды выдерживают кислую среду до pH 3,5–4,0. Именно кислотоустойчивость позволяет им доминировать в ферментированных продуктах и в вагинальной микрофлоре.

¶Систематика

Долгое время род Lactobacillus был одним из крупнейших таксонов бактерий. В 2020 году на основе полногеномного анализа он был разделён на 25 родов, среди которых Lactobacillus, Lactiplantibacillus, Limosilactobacillus, Lacticaseibacillus и другие. Виды, традиционно называемые «лактобактериями», теперь распределены между этими родами, однако в прикладной литературе и медицине собирательный термин сохраняется. Типовой вид — Lactobacillus delbrueckii.

¶Среда обитания

Лактобактерии распространены повсеместно в богатых питательными веществами средах:

• Молочные продукты — простокваша, йогурт, кефир, сыр, кумыс.
• Ферментированные овощи — квашеная капуста, огурцы, кимчи.
• Микробиота человека — ротовая полость, желудочно-кишечный тракт, вагинальный биотоп.
• Растительные и животные субстраты — силос, слюна, кишечник животных.

¶Роль в организме человека

В составе нормальной микробиоты лактобактерии выполняют несколько функций:

1. Защита от патогенов — закисляют среду и конкурируют за питательные субстраты, подавляя рост вредных микроорганизмов.
2. Синтез метаболитов — продуцируют молочную кислоту, бактериоцины, короткоцепочечные жирные кислоты.
3. Иммуномодуляция — взаимодействуют с эпителием и иммунными клетками кишечника.
4. Поддержание вагинального здоровья — доминирующие виды (L. crispatus, L. jensenii) препятствуют развитию бактериального вагиноза.

¶Применение

¶Пищевая промышленность

Лактобактерии — основа заквасок для йогурта, сыров, кисломолочных напитков, а также для квашения овощей и производства силоса. Штаммы подбирают по вкусу, аромату и скорости скваживания.

¶Пробиотики

Пробиотические препараты и биологически активные добавки содержат живые лактобактерии (например, Lactobacillus acidophilus, Lacticaseibacillus rhamnosus). Их применяют при дисбактериозе, антибиотико-ассоциированной диарее, для профилактики рецидивов некоторых инфекций.

¶Промышленная биотехнология

Лактобактерии используют для получения молочной кислоты — сырья для производства полилактида (биоразлагаемого пластика), а также в качестве продуцентов витаминов и ферментов.

¶Классификация по назначению

¶История изучения

Молочнокислые бактерии впервые описал Луи Пастер в 1857 году, связав брожение с жизнедеятельностью микроорганизмов. В 1873 году Жозеф Листер выделил Bacterium lactis (позже Lactococcus lactis). В 1900-х годах Илья Мечников предложил гипотезу о связи молочнокислой микрофлоры кишечника с долголетием, что стимулировало массовое производство кисломолочных продуктов. В 2020 году род был реклассифицирован на 25 родов.

¶Безопасность и ограничения

Лактобактерии в целом безопасны и имеют статус GRAS (Generally Recognized As Safe) в США и QPS в Европе. Однако у иммунокомпрометированных пациентов описаны редкие случаи бактериемии, связанные с приёмом пробиотиков. Это требует осторожности при назначении таких препаратов тяжёлым больным.

¶См. также

• Молочнокислое брожение
• Пробиотики
• Микробиота человека