Лактобациллы: молочнокислые бактерии¶

Лактобациллы (лат. Lactobacillus) — род грамположительных факультативно-анаэробных бактерий семейства Lactobacillaceae, объединяющий молочнокислые микроорганизмы, которые сбраживают углеводы преимущественно с образованием молочной кислоты. Это одна из наиболее изученных групп бактерий, играющих ключевую роль в пищевой промышленности, в микробиоте человека и животных, а также в биотехнологии. По состоянию на 2020-е годы род претерпел существенную реклассификацию: на основе геномного анализа из него выделили более 20 самостоятельных родов, включая Lactiplantibacillus, Limosilactobacillus, Lacticaseibacillus и другие.

¶История изучения

Первым чистую культуру молочнокислых бактерий выделил в 1873 году французский химик Луи Пастер, изучавший процессы скисания молока. В 1900 году голландский учёный Мартин Бейеринк описал бактерию Bacterium lactis, а в 1901 году род получил современное название Lactobacillus. Значительный вклад внёс российский биолог Илья Мечников, который в начале XX века связал долголетие болгарских крестьян с употреблением кисломолочных продуктов и выдвинул гипотезу о пользе молочнокислых бактерий для кишечной микрофлоры. В 1919 году была предложена таксономическая система, закрепившая род в современном виде.

¶Морфология и физиология

Лактобациллы — палочковидные бактерии длиной 0,5–1,2 мкм и шириной 0,5–1 мкм, часто образующие цепочки. Они не образуют спор, неподвижны (за редким исключением), каталазоотрицательны. По типу брожения делятся на гомоферментативные (образуют почти исключительно молочную кислоту) и гетероферментативные (наряду с молочной кислотой дают этанол, уксусную кислоту и углекислый газ).

Оптимальная температура роста варьирует от 30 до 40 °C в зависимости от вида, pH — в кислом диапазоне (4,5–6,5). Бактерии ацидофильны и выдерживают низкие значения pH, что подавляет рост конкурентов. Лактобациллы требовательны к питательным средам: нуждаются в витаминах, аминокислотах и углеводах.

¶Классификация

Традиционно род делили на три большие группы по типу брожения:

После реклассификации 2020 года виды распределены по родам Lactobacillus (в узком смысле), Lactiplantibacillus, Limosilactobacillus, Lacticaseibacillus, Levilactobacillus, Furfurilactobacillus и другим.

¶Среда обитания

Лактобациллы широко распространены в природе. Они входят в состав нормальной микробиоты ротовой полости, желудочно-кишечного тракта и влагалища человека, встречаются на растениях, в почве, на поверхности овощей и фруктов, в молоке и кишечнике животных. Во влагалище они поддерживают кислую среду за счёт продукции молочной кислоты, что препятствует размножению патогенов.

¶Применение

¶Пищевая промышленность

Лактобациллы — основа производства кисломолочных продуктов: йогурта, кефира, простокваши, сметаны, сыров. Они участвуют в заквашивании капусты, огурцов, оливок, в производстве хлеба на закваске, вина, сидра и некоторых колбас. Бактерии обеспечивают консервирующий эффект за счёт снижения pH и образования бактериоцинов.

¶Пробиотики

Ряд штаммов используется как пробиотики — живые микроорганизмы, приносящие пользу при употреблении в адекватных количествах. Наиболее изучены Lactobacillus acidophilus, Lacticaseibacillus rhamnosus GG, Lactiplantibacillus plantarum. Пробиотики применяют при дисбактериозе, антибиотико-ассоциированной диарее, для поддержки иммунитета.

¶Биотехнология

Лактобациллы используют как клеточные фабрики для производства ферментов, витаминов, бактериоцинов (например, низина) и рекомбинантных белков. Благодаря статусу GRAS (безопасные микроорганизмы) они удобны для пищевой и фармацевтической биотехнологии.

¶Значение для здоровья

Лактобациллы участвуют в расщеплении лактозы, синтезе витаминов группы B и K, стимулируют местный иммунитет, конкурируют с патогенами за питательные субстраты и места адгезии. Отдельные штаммы изучаются как средства профилактики и терапии диареи, кандидоза, воспалительных заболеваний кишечника. Вместе с тем в редких случаях при иммунодефиците возможны оппортунистические инфекции — бактериемия и эндокардит.

¶Критика и ограничения

Эффективность пробиотиков зависит от конкретного штамма, дозы и состояния организма; обобщения «все лактобациллы полезны» научно некорректны. Регуляторные органы разных стран предъявляют разные требования к доказательствам пользы. Реклассификация рода 2020 года вызвала дискуссии в научном сообществе и потребовала пересмотра промышленных наименований штаммов.