Batteri lattici: caratteristiche, tassonomia e metabolismo in Biologia

Batteri Lattici: Caratteristiche Generali

Batteri lattici Caratteristiche generali

Tassonomia Metabolismo primario Metabolismo secondario

Morfologia dei Batteri Lattici

Il nome generico di "batteri lattici" indica una categoria di microrganismi che producono acido lattico come catabolita principale del metabolismo degli zuccheri.

• Cocchi e bacilli Gram positivi
• Cellule singole, cocchi, catenelle o tetradi
• Non sporigeni
• Catalasi negativi

Streptococcus salivarus Enterococcus facalis 2.5 um b) a c) Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus

Tassonomia dei Batteri Lattici

phylum Firmicutes Basso contenuto di G+C 5 famiglie

• Carnobacteriaceae
• Enterococcaceae
• Streptococcaceae
• Lactobacill

58 generi e circa 600 specie

• Aerococcaceae (non sono di interesse alimentare)

Carnobacteriaceae

• Morfologia bastoncellare
• Il genere Carnobacterim è quello più numeroso (12 specie)
• Isolato per la prima volta da carne macinata di manzo sottovuoto contenente solforosa
• Batteri psicrotrofi, lenta acidificazone
• Crescono a pH elevati (fino a 9,5)
• Eterofermentanti
• Degradano amminoacidi a catena ramificata
• Specie di maggiore interesse alimentare: C. divergens, C. maltaromicum, C. mobile
• Alcune specie sono state ritrovate in ambiente marino di aree tropicali (Marinilactobacillus) - mobili, basofili e osmofili

Enterococcaceae

2 generi di maggiore interesse alimentare (Enterococcus e Tetragenococcus) Gli enterococchi rappresentano un gruppo molto eterogeneo:

• Colture starter
• Probiotici
• Alteranti
• Patogeni opportunisti Acquisiscono facilmente DNA esogeno (patogenicità, antibiotico-resistenza) mediante trasferimento orizzontale di geni

Enterococchi: Habitat e Prodotti Alimentari

• Popolano l'intestino e le feci di uomini e animali
• Si possono ritrovare nei seguenti prodotti alimentari:

• Lattiero-caseario (E. faecalis, E. faecium, E. durans)
• Carnei (E. faecalis, E. faecium)
• Vegetali come impasti acidi (E. durans) e soia fermentata (E. faecalis, E. faecium)

Crescita degli Enterococchi

• Crescita in un ampio intervallo di temperature (5-65 ℃)
• Crescita in un ampio intervallo di pH (4,5 - 10)
• Crescita in assenza e presenza di ossigeno Producono principalmente A. lattico Sono di particolare interesse per la produzione di formaggi tradizionali derivanti da latte crudo o pastorizzato di pecora, capra e bovina perché producono sostanze aromatiche (es. diacetile) Possono produrre ammine biogene nei formaggi a lunga stagionatura

Tetragenococcus

• Specie disposte in forma di tetradi
• Mesofile (crescita tra 25-35 ℃)
• Moderatamente basofile (crescita fino a pH 7-8) Alofili, si ritrovano in cibi salati (acciughe, salsa di soia, salsa di pesce e salamoie)
• Specie di riferimento: T. halophilus

Streptococcaceae

La famiglia annovera 4 generi e 141 specie

• Due generi più numerosi e di maggiore interesse alimentare (Streptococcus e Lactococcus)

Streptococcus:

• Specie pro-tecnologica
• Streptococcus thermophilus (produzione di yogurt)
• Specie patogene (es. S. pyogenes, S. pneumoniae)

S. thermophilus è una specie termofila (crescita a 50℃) omolattica con elevata capacità acidificante.

Lactococcus: Interesse nel Settore Lattiero-Caseario

Lactococcus: genere di elevato interesse nel settore lattiero- caseario.

• Produce A. lattico a partire da lattosio a 20-30 ℃ Alcune specie di maggiore interesse: (Lc. lactis)
• Lc. lactis subsp. lactis > elevata capacità acidificante
• Lc. lactis subsp. cremoris > produttore di composti aromatici (es. diacetile)

Lactobacill

• Rappresentano il gruppo più eterogeneo dei batteri lattici e sono state recentemente oggetto di riclassificazione.
• Dal 2020 la famiglia racchiude anche generi che appartenevano alla famiglia delle Leuconostocaceae . Comprende specie con metabolismo omofermentante ed eterofermentante
• Gruppo ubiquitario presente nei prodotti lattiero-caseari, vegetali, prodotti carnei, bevande alcoliche (vino birra).
• Utilizzati come starter microbici e colture aggiuntive

Riclassificazione del Genere Lactobacillus

• Lactobacillus è il genere che è stato oggetto della principale riclassificazione
• Dal 2020 è stato suddiviso in ulteriori 24 generi

Riclassificazione Lactobacillus 1/2

Nome del genere e specie di riferimento Significato del nome del genere Caratteristiche principali del genere Specie utilizzate per la produzione di alimenti fermentati (IDF Bulletin 495/2018)

Lactobacillus

Lactobacillus delbrueckii Bacilli che vivono nel latte (dal latino lactis, latte) Omofermentanti, termofili, sensibili alla vancomicina L. acetotolerans, L. acidophilus, L. amylolyticus, L. amylovorus, L. crispatus, L. delbrueckii, L. gasseri, L. helveticus, L. johnsonii, L. jensenii, L. kefiranofaciens

Acetilactobacillus

Acetilactobacillus Ac. jinshanensis Lattobacilli dell'aceto (dal latino acetum, aceto) Eterofermentanti, metabolizzano disaccaridi alcoli ottenuti dagli zuccheri, alcuni esosi ma non pentosi

Agrilactobacillus

Agrilactobacillus Ag. composti Lattobacilli derivati da suolo (dal latino ager, suolo) Omofermentanti, aerotolleranti. La dimensione del loro genoma, il contenuto in GC e la fonte di isolamento delle due specie del genere suggeriscono uno stile di vita cosiddetto "nomade" Ag. composti

Amylolactobacillus

Amylolactobacillus Am. amylophilus Lattobacilli che degradano l'amido (dal greco amylon, amido) Omofermentanti, sensibili alla vancomicina, presentano amilasi extracellulari, probabilmente adattati agli insetti

Apilactobacillus

Apilactobacillus Ap. kunkeei Lattobacilli associati alle api (dal latino apis, api) Eterofermentanti, caratterizzati da una ridotta dimensione del genoma, metabolizzano solo pochi carboidrati, adattati a vivere associati alle api e/o ai fiori

Bombilactobacillus

Bombilactobacillus Bo. mellifer Lattobacilli associati alle api e ai bombi (dal latino bombus, bombo) Omofermentanti, termofili, sensibili alla vancomicina, caratterizzati da una ridotta dimensione del genoma, associati alle api e ai bombi

Companilactobacillus

Companilactobacillus Co. alimentarius Lattobacilli associati ad altri lattobacilli nella fermentazione dei cereali e altri vegetali (dal latino medievale companio, amico, lett. "colui con cui si divide il pane") Omofermentanti, capacità ceppo- o specie-specifica di metabolizzare i pentosi, stile di vita "nomade" Co. alimentarius, Co. crustorum, Co. farciminis, Co. mindensis, Co. nantensis, Co. nodensis, Co. paralimentarius, Co. tucceti, Co. versmoldensis

Dellaglioa

Dellaglioa D. algida Lattobacilli dedicati al Prof. Franco Dellaglio, studioso italiano dei batteri lattici per oltre 50 anni dagli anni '70 del 1900 alla fine del 2010. Omofermentanti, anaerobi facoltativi e psicrofili

Fructilactobacillus

Fructilactobacillus Fr. fructivorans Lattobacilli che metabolizzano il fruttosio (dal latino fructus, fruit) Eterofermentanti, aerotolleranti, caratterizzati da una ridotta dimensione del genoma. I fruttobacilli sono associati a nicchie ecologiche specifiche come insetti e/o fiori Fr. fructivorans, Fr. sanfranciscensis

Furfurilactobacillus

Furfurilactobacillus Fu. rossiae Lattobacilli derivati dalle fermentazioni dei cereali (dal latino furfur, crusca) Eterofermentanti, caratterizzati da dimensione del genoma più grande e con potenziale metabolico esteso Fu. rossiae, Fu. siliginis

Holzapfelia

Holzapfelia H. floricola Lattobacilli dedicati al Prof. Wilhelm Holzapfel, studioso sudafricano dei batteri lattici, attivo dagli anni '60 del 1900 a oggi Omofermentanti, sensibili alla vancomicina, associati agli insetti

Lacticaseibacillus

Lacticaseibacillus Lcb. casei Lattobacilli associati al formaggio (dal latino casei, formaggio) Omofermentanti, molte specie utilizzano i pentosi e sono resistenti agli stress ossidativi. Lcb. casei e specie correlate hanno uno stile di vita nomade Lcb. casei, Lcb. manihotivorans, Lcb. paracasei, Lcb. rhamnosus

Lactiplantibacillus

Lactiplantibacillus Lpb. plantarum Lattobacilli associati alle matrici vegetali (dal latino planta, pianta) Omofermentanti, caratterizzati da uno stile di vita nomade e dalla capacità di metabolizzare diversi carboidrati. La maggior parte delle specie degradano gli acidi fenolici tramite attività enzimatiche quali esterasi, decarbossilasi e riduttasi. Lpb. plantarum esprime la pseudocatalasi ed è caratterizzato dall'attività della nitrato reduttasi Lpb. plantarum, Lpb. fabifermentans, Lpb. paraplantarum, Lpb. pentosus

Riclassificazione Lactobacillus 2/2

Nome del genere e specie di riferimento Significato del nome del genere Caratteristiche principali del genere Specie utilizzate per la produzione di alimenti fermentati (IDF Bulletin 495/2018)

Lapidilactobacillus

Lapidilactobacillus Lap. concavus Lattobacilli associati alle rocce (dal latino lapidis, roccia/parete). Il nome si riferisce alla fonte di isolamento della type species Lap. concavus, isolato dalle pareti di una cantina per la distillazione di liquori in Cina Omofermentanti con abilità ceppo- o specie-specifiche di metabolizzare i pentosi, ecologia sconosciuta

Latilactobacillus

Latilactobacillus Lat. sakei Lattobacilli diffusi (dal latino latus, ampio) Omofermentanti, mesofili, con uno stile di vita nomade. Molti ceppi sono psicrofili e crescono sotto gli 8 ℃ Lat. curvatus, Lat. sakei

Lentilactobacillus

Lentilactobacillus Len. buchneri Lattobacilli che crescono lentamente (dal latino /entus, lento) Eterofermentanti, mesofili, in grado di metabolizzare un ampio spettro di carboidrati. Alcuni lentilattobacilli sembrano in transizione verso uno stile di vita adattato all'ospite, ma la maggior parte di essi sono ambientali o associati ai vegetali. Molti di essi convertono l'acido lattico in dioli Len. buchneri, Len. diolivorans, Len. farraginis, Len. hilgardii, Len. kefiri, Len. kisonensis, Len. otakiensis, Len. parabuchneri, Len. parafarraginis, Len. parakefiri, Len. rapi, Len. sunkii

Levilactobacillus

Levilactobacillus Lev. brevis Lactobacilli che promuovono la lievitazione (dal latino levare, alzare) Eterofermentanti, mesofili o psicrofili, ambientali o associati ai vegetali Lev. acidifarinae, Lev. brevis, Lev. hammesii, Lev. namurensis, Lev. parabrevis, Lev. senmaizukei, Lev. spicheri, Lev. zymae

Ligilactobacillus

Ligilactobacillus Lig. salivarius Lattobacilli uniti all'ospite (dal latino ligare, legare) Omofermentanti, la maggior parte di essi sono adattati all'ospite in cui sono stati ritrovati e sono mobili. Diverse specie esprimono l'ureasi per resistere all'acidità gastrica Lig. acidipiscis, Lig. pobuzihii, Lig. salivarius

Limosilactobacillus

Limosilactobacillus Lim. fermentum Lattobacilli "collosi" (dal latino limosus, limaccioso) Eterofermentanti (con due eccezioni). Sono associati ai vertebrati e generalmente producono esopolisaccaridi dal saccarosio (per questo quindi definiti "collosi") Lim. fermentum, Lim. frumenti, Lim. mucosae, Lim. panis, Lim. pontis, Lim. reuteri, Lim. secaliphilus

Liquorilactobacillus

Liquorilactobacillus Liq. mali Lattobacilli da liquidi (dal latino liquor, liquido) Omofermentanti, mobili, in grado di crescere in bevande e presenti in habitat vegetali. Molti di essi producono esopolisaccardii dal saccarosio e degradano i fruttani tramite fruttanasi extracellulari Liq. cacaonum, Liq. ghanensis, Liq. hordei, Liq. mali, Liq. nagelii, Liq. oeni, Liq. satsumensis

Loigolactobacillus

Loigolactobacillus Loi. coryniformis Lattobacilli deterioranti (dal greco loigos, rovina Omofermentanti, mesofili o psicrofili o distruzione) Loi. bifermentans, Loi. coryniformis, Loi. rennini (spoilage)

Paralactobacillus

Paralactobacillus Par. selangorensis Lattobacilli simili al genere Lactobacillus (nome descritto in precedenza e riutilizzato nella riclassificazione) Omofermentanti, mesofili

Paucilactobacillus

Paucilactobacillus Pau. vaccinostercus Lattobacilli che metabolizzano pochi carboidrati Eterofermentanti, mesofili, aerotolleranti, in grado di metabolizzare pentosi ma non i (dal latino paucus, poco) disaccaridi Pau. suebicus, Pau. vaccinostercus

Schleiferilactobacillus

Schleiferilactobacillus Sch. perolens Lattobacilli dedicati al Prof. Karl Heinz Schleifer, Omofermentanti, aerotolleranti. Caratterizzati da genomi molto grandi e in grado di studioso tedesco attivo tra gli anni '60 del 1900 metabolizzare un ampio spettro di carboidrati e di deteriorare prodotti come birra e formaggi e la fine degli anni 2000 per la produzione di diacetile Sch. perolens, Sch. harbinensis

Secundilactobacillus

Secundilactobacillus Se. malefermentans Lattobacilli che intervengono in una seconda fase delle fermentazioni, anche deterioranti (dal latino secundus, secondo) Eterofermentanti, mesofili o psicrofili, microrganismi ambientali o associati ai vegetali. Adattati a nicchie caratterizzate da scarsità di esosi, molti di essi non riducono il fruttosio a mannitolo ma utilizzano l'agmatina e dioli Se. collinoides, Se. malefermentans, Se. paracollinoides, Se. similis Nota: Per verificare le variazioni del nome di genere delle singole specie, si possono usare questi siti (identici tra di loro): lactobacillus.ualberta.ca e lactobacillus.uantwerpen.be.