Кислые бактерии: Уксусно-кислые бактерии — Страница 3

Содержание

Уксусно-кислые бактерии — Страница 3

Страница 3 из 5

Общая характеристика уксусно-кислых бактерий

Уксусно-кислые бактерии являются весьма распространенными организмами в природе. Они встречаются на зрелом винограде, чаще на загнивших гроздьях, в вине, пиве, сидре, в почве.

Рис. 11. Уксусно-кислые бактерии.
Клетки уксусно-кислых бактерий — прямые или слегка изогнутые палочки (их диаметр 0,5—1,0 мкм), ипшда эллипсоидальной формы, одиночные или соединены в длинные цепочки — нити, спор не образуют, грамотрицательны (красный цвет фуксина при окрашивании по Граму). Обычно они неподвижны, но в молодой культуре (24—48 ч) многие клетки подвижны, имеют жгутики. Неблагоприятные условия для развития уксусно-кислых бактерий: высокая объемная доля этилового спирта (15—16%), уксусной кислоты и других кислот, высокая температура (в пределах 40°С) задерживают размножение клеток, при этом появляются гипертрофированные клетки-гиганты (инволюционные формы) со вздутиями.

Характерной чертой многих видов уксусно-кислых бактерий является рост клеток на поверхности питательной среды — образование пленки, “всползающей” на стенки стеклянной посуды.
Основными факторами, влияющими на жизнедеятельность уксусно-кислых бактерий, являются: кислород, т. к. они относятся к облигатным аэробам; углекислый газ — при недостатке в среде углекислоты задержка развития и потеря клетками способности к размножению; температурный минимум 6—10°С, оптимум — 15° и 35°С; степень выносливости к спирту находится в пределах массовой доли спирта 11—12%; сорбиновая кислота не защищает вино от развития уксусно-кислых бактерий; диоксид серы оказывает влияние на выживаемость уксусно-кислых бактерий, главным образом в свободной форме, обладающей антисептическими свойствами. При температуре 15—18°С и массовой концентрации в винах 120—150 мг/дм3 общего SO2 жизнедеятельность приостанавливается только на 10 дней.

Уксусно-кислые бактерии отличаются выраженной способностью к окислению различных органических веществ, характерной для всех видов является реакция окисления этилового спирта в уксусную кислоту. Суммарно выражается следующим уравнением:

Из 1% этанола образуется 1 г уксусной кислоты. Углеводы окисляются уксусно-кислыми бактериями в соответствующие сахарокарбоновые кислоты. Наиболее активная окисляющая деятельность их наблюдается в фазе максимальной скорости размножения.

Уксусно-кислые бактерии в производстве вин.

В настоящее время установлено, что уксусно-кислые бактерии всегда присутствуют в вине, их рост и метаболизм могут протекать при небольшом количестве кислорода.
При развитии уксусно-кислых бактерий на поверхности вин особое значение имеет способность их к биосинтезу летучих кислот, эфиров. Характерный запах скисшему вину придает уксусно-этиловый эфир. Другие бактерии вина, образующие летучие кислоты (молочно-кислые при разложении сахаров, глицерина), не обладают эфирообразующей способностью. Поэтому показатель превращения в эфир уксусной кислоты может служить основанием при определении причин и вида микроорганизмов, вызвавших повышение содержания летучих кислот в вине и его порчу.


Способность уксусно-кислых бактерий расти в полуанаэробных условиях и образовывать уксусную кислоту требует правильного ведения технологических операций при сливе, перекачке и переливках, когда вино может насыщаться кислородом воздуха.

Получение уксуса.

При получении пищевого уксуса наилучший эффект достигается в случае применения чистых культур уксусно-кислых бактерий с высокой окислительной способностью. Основным сырьем для получения уксуса являются естественные субстраты и напитки, содержащие этиловый спирт (сидр, вино, пивное сусло, мед, плодово-ягодные соки после брожения) или водный раствор этилового спирта. В состав уксуса, кроме уксусной кислоты (6—11%), входят ничтожно малые количества высших эфиров, придающих продукту особый вкус и приятный аромат.

Разработана технология производства уксуса с использованием иммобилизованных уксусно-кислых бактерий на клеточных оболочках винных дрожжей.

Мицелиальные грибы.


Рис. 12. Botrytis cinerea на грозди винограда.

К мицелиальным грибам (иногда их называют микромицетами, плесневыми грибами) относят микроскопические грибы-сапрофиты, питающиеся органическими веществами мертвых растительных остатков и образующие на их поверхности налеты разного цвета. На плотных субстратах образуют округлые пушистые, нитевидные, паутинообразные, ватоподобные или порошкообразные колонии серого, зеленого, желтоватого, коричневого, черного или белого цветов. Колонии этих микроорганизмов состоят из большого количества ветвящихся нитей, называемых гифами. Гифы одних грибов не имеют перегородок — это одноклеточные грибы; у других грибов гифы разделены перегородками на клетки — это многоклеточные грибы.

Наиболее часто на винограде встречаются грибы родов Aspergillus, Penicillium, Botrytis, Mucor. В годы с повышенной влажностью воздуха размножение мицелиальных грибов вызывает значительные потери урожая винограда и понижение его качества. Особенно сильно размножаются грибы на ягодах винограда, если после долгой засушливой погоды начинается дождливый период. На ягодах винограда образуется большое количество трещин, через которые проникают споры грибов. Прорастая, споры образуют мицелий и виноград плесневеет.
В некоторых винодельческих районах, где, как правило, осенние дожди выпадают редко, раза два-три в десятилетие бывают благоприятные погодные условия для так называемого “благородного гниения” винограда. В такие годы виноград рано созревает при достаточной, но не чрезмерной влажности, и происходит заизюмливание ягод при умеренном развитии Botrytis cinerea. Мицелий гриба разрыхляет клетки кожицы, облегчает испарение воды. При дождливой погоде из поврежденных грибом ягод вымывается сахар, и качество винограда снижается, а при сухой и солнечной осенней погоде В. cinerea способствует испарению воды из ягод винограда и повышению массовой концентрации сахаров в соке до 30 г/100 см

3 и более.
В отличие от грибов других родов Botrytis потребляет в первую очередь органические кислоты, а не сахара. Поэтому при повышении концентрации сахара в ягодах, происходящем от испарения воды, в них не наблюдается увеличения кислоты. Содержание пектиновых и фенольных веществ, а также общего азота уменьшается в зависимости от степени развития В. cinerea.
Таким образом, размножение В. cinerea на винограде бывает полезным только в редкие годы в определенных винодельческих районах для выработки вин особого типа. Во всех остальных случаях размножение на винограде мицелиальных грибов всех родов снижает его качество. Из винограда, частично пораженного серой гнилью, разработана технология получения виноматериалов, предусматривающая введение диоксида серы, обработку препаратом Пектофоетидин П10Х, бентонитом и полиэтиленоксидом.
В вине мицелиальные грибы не размножаются, но вино, налитое в тару с запахом плесени или укупоренное заплесневевшими пробками, имеет неприятный, трудно устранимый плесневый тон. Для предотвращения размножения грибов винодельческую тару и оборудование необходимо своевременно обрабатывать в соответствии с “Технологической инструкцией по санитарной обработке винодельческих емкостей, оборудования, винопроводов и помещений” от 16.
06.70.

Молочно-кислые бактерии — Страница 2

Страница 2 из 5

Характеристика основных групп молочно-кислых бактерий, развивающихся в вине.

Существенную роль в виноделии играют молочно-кислые бактерии, которые легко и быстро развиваются на поврежденных ягодах и, попав в сусло, при брожении сохраняются и развиваются в нем и в виноматериалах, вызывая в зависимости от родов и видов, а также условий заболевание или кислотопонижение.
Молочно-кислые бактерии имеют форму палочек или кокков, размеры которых зависят от состава среды и условий культивирования. Палочковидные формы могут быть короткими (0,5—0,7 мкм) и длинными, нитевидными (8,0 мкм). Располагаются они одиночно, парами или цепочками. Кокковые формы молочно-кислых бактерий бывают овальными (0,5—0,6, до 1,0 мкм).

Рис. 8. Молочно-кислые бактерии палочковидные.

Рис. 9. Молочно-кислые бактерии — кокковая форма.

Располагаются единично, парами или цепочками различной длины; неподвижны, не образуют спор, размножаются делением, положительно окрашиваются по Граму в сине-фиолетовый цвет.

Как правило, кокки встречаются в винах в процессе яблочно-молочного брожения чаще, чем палочки. Соотношение форм бактерий зависит от состава питательной среды и исходной кислотности сусла. В испорченных винах и в винах с процессом яблочно-молочного брожения находятся все группы бактерий, однако палочки чаще всего выделяют из больных вин, а кокки — в процессе биологического кислотопонижения. Спонтанное яблочно-молочное брожение необязательно вызывается одним видом бактерий.
По биологической деятельности молочно-кислые бактерии, в зависимости от характера продуктов брожения глюкозы, делятся на гомоферментативные и гетероферментативные.
Гомоферментативное молочно-кислое брожение выражается формулой:

Выход молочной кислоты от потребленной глюкозы составляет почти 100%.

Гетероферментативное молочно-кислое брожение глюкозы выражается общей формулой:

Гетероферментативные бактерии вызывают молочно-кислое брожение (скисание) в крепких, десертных и столовых недоброженных винах. При этом наблюдается уменьшение сахара, увеличение титруемых кислот до 9 г/дм3 и летучих до 4 г/дм3, выделение углекислого газа.
Яблочно-молочное брожение могут вызывать как гомо-, так и гетероферментативные молочно-кислые бактерии. Разложение яблочной кислоты до молочной проходит по схеме:

В результате в вине двухосновная яблочная кислота превращается в одноосновную молочную, снижается кислотность, повышается значение pH, выделяется СО2. Иногда яблочно- молочное брожение сопровождается разложением лимонной кислоты, в результате которого образуется мало молочной кислоты и довольно много — уксусной кислоты.

Молочно-кислые бактерии в производстве вин.


Рис. 10. Молочно-кислые бактерии рода Leuconostoc.

Единственно полезным процессом, который вызывается молочно-кислыми бактериями в вине, является яблочно-молочное брожение, в результате которого снижается кислотность высококислотных вин. Разложение других составных частей, а также яблочной кислоты в винах с нормальной или низкой кислотностью нежелательно и даже вредно. Наиболее желательными агентами яблочно-молочного брожения являются гетероферментативные кокки рода Leuconostoc (Bact. gracile), особенно штаммы, не сбраживающие лимонную кислоту и арабинозу. Другим подходящим возбудителем яблочно-молочного брожения считают гомоферментативные бактерии, например, Lactobacterium plantarum. Они при сбраживании глюкозы не образуют летучих кислот.
Единственно полезным процессом, который вызывается молочно-кислыми бактериями в вине, является яблочно-молочное брожение, в результате которого снижается кислотность высококислотных вин. Разложение других составных частей, а также яблочной кислоты в винах с нормальной или низкой кислотностью нежелательно и даже вредно. Наиболее желательными агентами яблочно-молочного брожения являются гетероферментативные кокки рода Leuconostoc (Bact. gracile), особенно штаммы, не сбраживающие лимонную кислоту и арабинозу. Другим подходящим возбудителем яблочно-молочного брожения считают гомоферментативные бактерии, например, Lactobacterium plantarum. Они при сбраживании глюкозы не образуют летучих кислот.
Спонтанный процесс яблочно-молочного брожения в высококислотных винах может быть благоприятным, если в нем развились гетероферментативные кокки или гомоферментативные палочки. Для стимулирования развития бактерий высококислотное сусло при отстаивании следует сульфитировать не более 50—75 мг/дм3 SO2. На скорость процесса яблочно-молочного брожения большое влияние оказывает температура. Как низкие (ниже 10°С), так и высокие (выше 35°С) температуры препятствуют процессу кислотопонижения вин. Однако после того, как в вине размножились бактерии и процесс разложения яблочной кислоты начался, он может продолжаться и при 5°С.
В низкокислотных винах процесс биологического кислотопонижения не следует допускать, т. к. он ухудшает вкус и букет. Поэтому при изготовлении вин из низкокислотных сусел желательно проводить отстаивание их при сульфитации до содержания сернистой кислоты 120—150 мг/дм3, а после выбраживания сахаров вино снимать с дрожжевого осадка и хранить при температуре ниже 10°С.
Яблочно-молочное брожение в винах при введении чистых культур бактерий вызвать очень трудно. Вино содержит довольно ограниченный по составу набор необходимых питательных веществ, что затрудняет их размножение. Тормозит развитие их также высокая активная кислотность вин и наличие спирта, поэтому введение в вино селекционированной бактериальной разводки чаще всего не дает положительных результатов.

С целью регулирования снижения кислотности в столовых виноматериалах рекомендовано вести процесс яблочно-молочного брожения в непрерывном потоке при комплексном использовании дрожжей и молочно-кислых бактерий. За рубежом предложен патентуемый непрерывный способ кислотопонижения при температуре 10-25°С с использованием иммобилизованных клеток бактерий на носителях.
Наиболее удобным технологичным способом хранения и применения молочнокислых бактерий являются сухие препараты. Перспективным для технологии биологического кислотопонижения вин может быть использование молочно-кислых бактерий, иммобилизованных на носителях, а также включенных в гранулы альгината кальция.
Установлены антагонистические взаимоотношения между дрожжами и молочно-кислыми бактериями, поэтому рекомендуется для успешного проведения процесса биологического кислотопонижения спиртовое брожение вести с использованием определенных видов и штаммов дрожжей. Предложены ассоциативные культуры (К-48ф), состоящие из дрожжей и бактерий и в отличие от монокультур молочно-кислых бактерий, обладающие большей кислого- и спиртоустойчивостью и стойкостью по отношению к SO2 в вине.

МОЛОЧНОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ — это… Что такое МОЛОЧНОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ?

МОЛОЧНОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ
МОЛОЧНОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ

возбудители молочнокислого брожения. Факультативные анаэробы, бесспоровые грамположительные палочки и кокки. Используют в качестве источника энергии углеводы, к-рые сбраживают до молочной к-ты. Развиваются только на сложных питат. средах. Встречаются в молоке и молочных продуктах, на растениях и разлагающихся растит, остатках, в кишечнике человека и животных. Гомоферментативные М. б. расщепляют сахара с образованием гл. обр. молочной к-ты, применяются для приготовления кисломолочных продуктов (Streptococcus, lactis, Lactobacillus bulgaricus и др.), пром. получения молочной к-ты (L. delbrueckii). Гетероферментативные М. б. сбраживают углеводы до молочной и уксусной к-т, СО2, иногда до этанола. Участвуют в процессах силосования кормов, квашения капусты (L. plantarum и др.), используются для получения декстранов (Leuconostoc mesenteroides), из к-рых готовят заменитель плазмы крови.

.(Источник: «Биологический энциклопедический словарь.» Гл. ред. М. С. Гиляров; Редкол.: А. А. Бабаев, Г. Г. Винберг, Г. А. Заварзин и др. — 2-е изд., исправл. — М.: Сов. Энциклопедия, 1986.)

молочноки́слые бакте́рии

.(Источник: «Биология. Современная иллюстрированная энциклопедия.» Гл. ред. А. П. Горкин; М.: Росмэн, 2006.)

.

  • МОЛОЧНАЯ КИСЛОТА
  • МОЛОЧНЫЕ ЖЕЛЕЗЫ

Смотреть что такое «МОЛОЧНОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ» в других словарях:

  • Молочнокислые бактерии — группа микроаэрофильных грамположительных микроорганизмов, сбраживающих углеводы с образованием молочной кислоты как одного из основных продуктов. [1] Молочнокислое брожение стало известно людям на заре развития цивилизации. С тех пор им… …   Википедия

  • молочнокислые бактерии — см. бактерии молочнокислые. (Источник: «Микробиология: словарь терминов», Фирсов Н.Н., М: Дрофа, 2006 г.) молочнокислые бактерии См. Лактобациллы (Источник: «Словарь терминов микробиологии») …   Словарь микробиологии

  • МОЛОЧНОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ — МОЛОЧНОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ, микробы, вызывающие в молоке (resp. молочных продуктах) молочнокислое брожение, выражающееся в сбраживании молочного сахара в молочную кислоту; вследствие образования к ты происходит свертывание молока. К М. б. относятся… …   Большая медицинская энциклопедия

  • МОЛОЧНОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ — группа бактерий, сбраживающих углеводы с образованием главным образом молочной кислоты. Большинство неподвижно, спор не образуют, факультативные анаэробы. К молочнокислым бактериям относятся лактобациллы, молочнокислый стрептококк и др. Обитают… …   Большой Энциклопедический словарь

  • молочнокислые бактерии — группа бактерий, сбраживающих углеводы с образованием главным образом молочной кислоты. Большинство неподвижно, спор не образуют, факультативные анаэробы. К молочнокислым бактериям относятся лактобациллы, молочнокислый стрептококк и др. Обитают… …   Энциклопедический словарь

  • Молочнокислые бактерии — (Lactobacterium)         группа анаэробных бактерий, сбраживающих углеводы с образованием главным образом молочной кислоты. Все М. б. неспороносны, неподвижны, грамположительны. Имеются шаровидные М. б., клетки которых образуют цепочки, например… …   Большая советская энциклопедия

  • МОЛОЧНОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ — группа бактерий, сбраживающих углеводы с образованием гл. обр. молочной кислоты. Большинство неподвижно, спор не образуют, факультативные анаэробы. К М. 6. относятся лактобациллы, молочнокислый стрептококк и др. Обитают на растениях, в кишечнике… …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • МОЛОЧНОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ — молочнокислые бактерии, группа анаэробных бактерий, характеризующихся способностью сбраживать сахара с образованием молочной кислоты. Различают гомоферментативные М. б. (например, Streptococcus lactis, Str. thermophilus), образующие при… …   Ветеринарный энциклопедический словарь

  • БАКТЕРИИ — (от греч. bakterion палочка), микроорганизмы с прокариотным типом строения клетки. Традиционно под собственно Б. подразумевают одноклеточные или объединённые в организованные группы палочки и кокки, неподвижные или со жгутиками, противопоставляя… …   Биологический энциклопедический словарь

  • бактерии молочнокислые — бактерии родов Lactobacillus, Streptococcus и др., при сбраживании углеводов образуют молочную кислоту. Факультативные анаэробы, грамположительные палочки и кокки, спор не образуют. Растут только на сложных питательных средах. Ауксотрофы по… …   Словарь микробиологии

Lactobacterium rhamnosus, Lactococus lactis (Streptococcus lactis)

«СИЛЗАК»
биоконсервант (силосная закваска)

Силосная закваска «Силзак» — это комплекс молочнокислых бактерий, предназначенный для сенажирования и силосования любых кормовых культур (бобовых, злаковых и их смесей, кукурузы, грубостебельных остатков растениеводства, жома, измельченного зерна или зерна повышенной влажности).

Силосная закваска «Силзак» предназначена для силосования растительной массы различных культур.

 

ШТАММЫ БАКТЕРИЙ, содержащиеся в Силосной закваске Силзак: Lactobacterium rhamnosus, Lactococus lactis (Streptococcus lactis)

Уникальность кормовой добавки «СИЛЗАК» в том, что в ее состав входят молочнокислые бактерии штамма Lactobacillus rhamnosus. Данный штамм является абсолютно устойчивым к воздействию кислоты желудочного сока и желчи, поэтому живые бактерии, попадая в кишечник с кормом способны сбалансировать микрофлору кишечника животных!
А второй штамм бактерий Lactococus lactis (Streptococcus lactis) проявляет активность против бактерий, в том числе – клостридии, которые являются продуцентами масляной кислоты. Помимо выделения маслянной кислоты они, в процессе, разрушают белки, что существенно снижает питательную ценность и поедаемость силоса.

  

Механизм действия

Входящие в состав Силосной закваски «Силзак» молочнокислые бактерии обеспечивают быстрый перевод содержащегося в растениях сахара в молочную кислоту, которая лишает дрожжевую микрофлору источников питания, а низкое значение Ph силосуемой массы ингибирует развитие условно-патогенных бактерий.

В результате происходит быстрое (в течение 3 суток) подкисление силосуемой массы до Ph-4.5 и ниже, подавляя жизнедеятельность нежелаемых микроорганизмов и улучшая качество корма по продуктам брожения, обеспечивая отсутствие масляной кислоты.

Инструкция по применению биоконсерванта «Силзак»

Перед обработкой зеленой массы готовят рабочий раствор.

Силосную закваску разводят с водой в соотношении 1:50 литров чистой нехлорированной воды.

Полученный раствор вносят из расчета 4 литра раствора на 1 тонну зеленой массы.

Рабочий раствор необходимо использовать в течение суток!

Силосная закваска «Силзак» вноситься либо путем использования специальных дозаторов, установленных на кормоуборочных комбайнах, либо непосредственно в траншею с помощью мобильных или стационарных устройств (дозаторов), толщина каждого слоя зеленой массы не должна превышать 20 см.

Молочнокислые бактерии в технологии производства кислых элей

1. Григорьев Mager C. Перед грозой так пахнет Gose// RealBrew. 2016. № 3(8). С.10-13.

2. Григорьев Mager C. Кислее тени кислого: фламандские красные эли, oudbruinи американские кислые эли. // RealBrew. 2015. № 5(5). С. 10-15.

3. Григорьев MagerC. О стилях: медаль за самый лучший Brett. Ламбики, гезы и фруктовые сорта // RealBrew. 2016. № 1(6). С. 16-21.

4. BJCP 2015 Style Guidelines. Beer Style Guidelines / Edited by Gordon Strong with Kristen England. 2015. P. 89.

5. Tonsmeire M. American Sour Beers: innovative techniques for mixed fermentations / foreword by Vinnie Cilurzo. Brewers Publications, 2014. 424  p.

6. Priest F.G. Handbook of Brewing / Ferguson G. Priest, Graham G. Stewart. Second Edition edited. 2006. 844 p.

7. Spitaels F, Wieme AD, Janssens M, Aerts M, Daniel H-M, et al. The Microbial Diversity of Traditional Spontaneously Fermented Lambic Beer. // PLoS ONE. 2014. 9(4). P. 1-13. doi:10.1371/journal.pone.0095384

8.Spitaels F., Van Kerrebroeck S., D. Wieme A., Snauwaert I., Aerts M., Van LandschootA., Luc De Vuyst, Vandamme  P.Microbiota and metabolites of aged bottled gueuze beers converge to the same composition.// Food Microbiology. May 2015, Vol. 47, P. 1-11.

9. Spitaels F., Wieme A. D., Janssens M., Aerts M., Van Landschoot A., De Vuyst L., Vandamme P. The microbial diversity of an industrially produced lambic beer shares members of a traditionally produced one and reveals a core microbiota for lambic beer fermentation. // Food Microbiology. 2015. Vol. 49. P. 23-32.

10. Меледина Т.В., Дедегкаев А.Т., Афонин Д.В. Качество пива: стабильность вкуса и аромата, коллоидная стойкость, дегустация. – СПб.: Профессия, 2011. 220 с.

11. Меледина Т.В. Сырье и вспомогательные материалы в пивоварении. –  СПб.: Профессия, 2003. 304 с.

12. Меледина Т.В., Дедегкаев А.Т., Баланов П.Е. Технология пивного сусла. – Ростов н/Д: Феникс, 2006.224 с.

13. Martens H., Iserentant D., Verachtert H.Microbiological aspects of a mixed yeast – bacterial fermentation in the production of a special Belgian acidic ale. // J. Inst. Brew.March-April 1997. Vol. 103. Р. 85-91.

14. Vanderhaegen B., Neven H., Coghe S., Verstrepen K.J., Derdelinckx G., Verachtert H. Bioflavoring and beer refermentation// Applied Microbiology and Biotechnology. August 2003, Vol.62, Issue 2–3, pp. 140-150.

15. Jef Van den Steen. Geuze & Kriek: The Secret of Lambic Beer. LANNOO. 2012. 192р.

16. Загоруйко B. A. др. Обнаружение и идентификация штаммов дрожжей Brettanomyces // Виноградарство и виноделие. 2007. № 3. С. 20-23.

17. Chatonnet P., Dubourdieu D., Boidron J. N., Pons M. The origin of ethyl phenol in wines. // J. Sci. Food Agric. 1992. Vol. 60. P. 165-178.

18. Steensels J., Daenen L., Malcorps P., DerdelinckxG., Verachtert H.,  VerstrepenK.J.Brettanomycesyeasts – From spoilage organisms to valuable contributors to industrial fermentations // International Journal of Food Microbiology. 2015. Vol. 206. Р. 24-38.

19. Нгуен Ван Хынг, Разумовская Р.Г. Использование кукурузы в пивоварении // Вестник АГТУ. 2010. № 1 (49). С. 55-58.

20. Нарцисс Л. Краткий курс пивоварения/ пер. с нем. А.А. Куреленкова. – СПб.: Профессия, 2007. 640 с.

21. AnnemullerG.  Затирание с несоложеными зерновыми культурами. Часть 1 // RealBrew.  2016. № 2(7). С. 24-29.

22. AnnemullerG.  Затирание с несоложеными зерновыми культурами. Часть 2 // RealBrew. 2016. № 4(9).С. 28-34.

23. Хоконова М.Б. Система совершенствования технологии предварительной обработки несоложеного ячменя  // Успехи современной науки. 2016. № 8. Т. 4. С. 39-41.

24. Кунце В.Технология солода и пива: пер. с нем. – СПб.: Профессия, 2001. 912 с.

25. Brown A.J., Clubb D.  On the Antiseptic Properties of Hops // J. Inst. Brew. July-August 1913. Vol. 19.Issue 4. P. 261-295.

26. Suzuki K. ets. A review of hop resistance in beer spoilage lactic acid bacteria // J. Inst. Brew.2006. Vol. 112. N 2. P. 173-191.

27. ZhangH., CaiY. Lactic Acid Bacteria Fundamentals and Practice. Springer. 2014.  Р. 535.

28. Главачек Ф., Лхотский А. Пивоварение. / пер. с чешского И.В. Холодовой, под ред. А.П. Колпакчи. М.: Пищеваяпромышленность, 1977. 311 с.

29. Mikyška А., Krofta К.Assessment of changes in hop resins and polyphenols during long-term storage // J. Inst. Brew. 2012. Vol. 118. Issue 3. P. 269-279.

30. Sharp D.C., Qian Y. , Clawson J. and Shellhammer T.H. An exploratory study toward describing hop aroma in beer made with American and European Hop Cultivars //BrewingScience. November/December 2016. Vol. 69. Р112-122.

31. Takoi K., Tokita K., Sanekata A., Usami Y., Itoga Y., Koie K., Matsumoto I. and NakayamaY.  Varietal Difference of Hop-Derived Flavour Compounds in Late-Hopped / Dry-Hopped Beers  // Brewing Science. January / February  2016. Vol. 69.  Р. 1-7.

32.Матвеева Н.А., Титов А.А.Выбор сорта хмеля для технологии сухого охмеления // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств». № 4. 2014. С. 120-125.

33. Матвеева Н.А., Титов А.А. Применение технологии сухого охмеления в пивоварении // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств». № 1. 2015. С. 111-118.

34. Пономарева О.И., Борисова Е.В., Прохорчик И.П. Использование молочнокислых бактерий для приготовления кислых элей // Вестник Международной академии холода. 2017. № 2. С. 13-17.

35. Kok J.Genetics of the proteolytic system of lactic acid bacteria// Federation of European Microbiological Societies. 1990. Vol. 87. Issue 1-2. P. 15-42.

36. Pritchard G.G., Coolbear T. The physiology and biochemistry of the proteolytic system in lactic acid bacteria //Federation of European Microbiological Societies. 1993. Vol. 12. Issue 1-3.P. 179-206.

37.Gilliland R.B. Brettanomyces. I.Occurrence, characteristics, and effects on beer flavor // J. Inst. Brew.May-June 1961. Vol. 67. Issue 3. P.257-261.

38. Schifferdecker A. J., Dashko S., Ishchuk O. P., Pišku J.The wine and beer yeast Dekkera bruxellensis// Microbiology & Virology(Yeast). 2014. Vol. 31. Issue 9. P. 323-332. 

39. Giraud, E., Brauman, A., Keleke, S., Lelong, B., Raimbault, M.Isolation and physiological study of an amylolytic strain of Lactobacillus plantarum. // Applied Microbiology and Biotechnology. 1991. 36(3), р. 379-383.

40.Petrova Р., Petrov K., Stoyancheva G.Starch-modifying enzymes of lactic acid bacteria – structures, properties, and applications // Starch/Staerke. 2013. Vol. 65. Issue 1-2. P. 34-47.

41.Peyer, L.C., Zarnkow, M., Jacob, F., De Schutter, D.P., Arendt, E.K. Sour brewing: Impact of lactobacillus amylovorus FST2.11 on technological and quality attributes of acid beers. // Journal of the American Society of Brewing Chemists2017. 75(3), р. 207-216.

42. Gagkaeva T.U., Dmitriev A.P., Pavlushin V.A. Microbiota grain – an indicator of its quality and safety// Protection and quarantine of plants. 2012. № 9. рр.14-18.

43. A Ph.D. in Beer – A Study of Beer and Fermentation Science. https://phdinbeer.com

44. Sakamoto K., Konings W.N.  Beer spoilage bacteria and hop resistance // Int. J. Food Microbiol.2003. 89(2-3). Р. 105-24.

45. De Cort S., Kumara  H.M.C. S., Verachtert H. Localization and characterization of α-glucosidase activity in Lactobacillus brevis // Applied and  Environmental  Microbiology. 1994.60(9).p. 3074-3078.

доступный суперфуд и отличный аперитив

Капуста полезна сама по себе, а квашеная – настоящий суперфуд. В ней содержатся витамины C, B, E, K, а также калий, фосфор, медь и железо. В квашеной капусте сохраняются все свойства «живых» продуктов, а витамина C становится даже больше, независимо от того, по какому рецепту эта закуска готовится. В Крыму, например, в нее добавляют гранат и айву. Но главным здесь остается сам процесс квашения, по-научному – ферментации.

«Продукты, которые прошли определенный путь ферментации, там развились полезные для нашего организма бактерии. Несколько видов лактобактерий, бифидобактерий, молочно-кислые бактерии», – рассказала врач-диетолог ФИЦ питания и биотехнологии, кандидат медицинских наук Татьяна Солнцева. Квашеная капуста – кладезь естественных пробиотиков.

Полезные свойства продукта с древности известны кулинарам почти всех национальных кухонь. Это нам кажется, что квашеная капуста – исключительно русское блюдо, причем, в привычном ее варианте – с морковью и клюквой. А ведь рецептов традиционной закуски множество. Грузины добавляют в капусту свеклу и чеснок, корейцы – жгучий перец, кто-то добавляет яблоко или грушу, а некоторые – даже бородинский хлеб.

Кстати, салат из квашеной капусты – идеальный аперитив: капустный сок стимулирует желудочную секрецию и улучшает аппетит. Кроме того, молочная кислота, полученная в процессе ферментации, способна заживлять язвы и эрозии. Конечно, при условии, что будет соблюдена дозировка.

«Если съесть больше 150-200 граммов квашеной капусты, то существуют две опасности. Первая связана с тем, что возникают очень сильные процессы брожения в кишечнике, будет вздутие живота, а вторая проблема – это избыток кислоты», – говорит доцент кафедры пропедевтики внутренних болезней, гастроэнтерологии и гепатологии Сеченовского университета Алексей Охлобыстин.

Не забывайте еще и о том, что в квашеной капусте содержится большое количество гистамина – вещества, которое выбрасывается в кровь при аллергии. Поэтому такая закуска может спровоцировать реакцию и на другие продукты. А вот бояться потолстеть не стоит: квашеная капуста не калорийна и часто включается в состав разнообразных фитнес-диет.

Лучшие практики: Новая наука о развивающемся микробиоме кожи младенца

Количество просмотров: 386

Дата последнего обновления: 25.03.2022 г.

 

Введение: Микробиом кожи

На коже живет большое, богатое разнообразием сообщество микроорганизмов, которое именуют микробиомом кожи. По оценкам ученых, обычный квадратный сантиметр кожи содержит от 10 000 до 1 миллиарда бактерий, различия зависят от способа отбора проб1. Разнообразие бактерий в микробиоме кожи варьирует в разных частях тела; различия в экологических параметрах кожи, таких как температура, текстура, толщина, влажность и химический состав, помогают определить, на каких участках кожи какие виды микробов живут2. Однако результаты секвенирования мРНК показали, что внутрииндивидуальные колебания меньше, чем колебания, которые обычно наблюдаются между людьми2.

Микробиом живет в относительно кислой среде кожи с pH приблизительно 5 — это тот уровень pH, который препятствует росту многих, хоть и не всех, патогенных бактерий2. Микробиом нормальной кожи включает в себя полезные и вредные бактерии, которые сосуществуют между собой2.

В этой статье представлены сведения из последних исследований по разработке теории микробиома кожи в младенческом возрасте, включая неонатальный период, также рассказывается о важнейшей роли здорового микробиома кожи с практическими рекомендациями для пациентов.

Микробиом кожи младенца и динамика его развития

Впервые серьезное столкновение с микробами ждет младенца в момент рождении, а типы бактерий, которые присутствуют на коже новорожденного, различаются в зависимости от способа родоразрешения3. У новорожденных, появившихся на свет в результате вагинальных родов, первичный микробиом был больше похож на микробиоту влагалища их матери, чем на микробиом других детей, родившихся также путем вагинальных родов, но от других матерей3. Бактерии на коже большинства детей, рожденных посредством кесаревого сечения, не очень напоминали по составу бактерии из влагалища их матерей, а скорее напоминали бактериальные сообщества кожи взрослого человека, что свидетельствует об экспозиции как бактериальной среды матери, так и окружающей среды в больнице3.

Исходные популяции микробов со временем эволюционируют, адаптируясь к характеристикам каждого конкретного участка тела. В исследовании у младенцев в возрасте от 1 до 12 месяцев было отмечено, что различия в микробиоме кожи между теми, кто родился путем влагалищных родов или посредством кесаревого сечения, после первого месяца жизни уже не определяются, а сам микробиом кожи продолжает развиваться, по крайней мере, в течение первого года жизни4. Наиболее распространенными классами бактерий на всех протестированных участках кожи и у детей всех возрастов были бактерии Bacilli, Clostridia и Actinobacteria, относительные их количества различались в зависимости от возраста и участка кожи4. Это отличается от кожи взрослого человека, у которого микробиом достаточно постоянный во времени4. Следовательно, микробиом кожи младенца может подвергаться большему риску относительно поддержания роста вредоносных или инфекционных микробов в течение этого переходного периода, особенно если что-то мешает нормальному размножению комменсальных бактерий4.

Микробиом кожи новорожденных

Изменения в микробиоте кожи на протяжении неонатального периода (первый месяц) не были как следует описаны, хотя именно они могут дать представление о связи между образованием микробиоты кожи в раннем возрасте и заболеваниями. В частности, такие продукты, как мыло и увлажняющие средства, которые наносятся на кожу, могут потенциально влиять на развитие микробиома кожи2.

Недавно мы завершили исследование продольных изменений в микробиоте кожи новорожденных путем сравнения двух схем ухода за кожей у новорожденных со здоровой кожей5. В группе лечения придерживались назначенного режима ухода за кожей, включавшего применение детского средства для мытья, шампуня и лосьона, а как контрольная группа продолжала использовать имевшиеся у них средства5.

Врачи и лица, осуществляющие уход, оценивали переносимость и проводили неинвазивные измерения уровня pH кожи, на основании чего формулировался микробиом кожи на исходном уровне в начале исследования (у новорожденного) и на 1-й и 3-й неделях лечения, самих же младенцев наблюдали на предмет выявления нежелательных явлений на протяжении всего исследования5.

Двумя важными характеристиками микробиома кожи являются видовое богатство и разнообразие присутствующих видов микроорганизмов. Под видовым богатством понимается оценка общего числа видов, присутствующих в микробиобном сообществе. Например, высокое видовое богатство означает наличие большего числа различных типов микроорганизмов. Оценка разнообразия же, с другой стороны, дает дополнительную информацию об относительных количествах присутствующих видов организмов. Расчеты разнообразия включают относительное обилие различных видов и, собственно, само количество этих различных видов. Видовое богатство и разнообразие оценивались на исходном уровне и после одной и трех недель.

Применение конкретной схемы ухода за кожей хорошо переносилось. На исходном уровне у детей, родившихся путем вагинальных родов, микробное богатство было ниже чем у детей, появившихся на свет с помощью кесарева сечения, однако микробиота кожи у всех детей эволюционировала до микробного профиля кожи младенца в течение первой недели жизни5. В младенческой коже первоначально преобладали виды Staphylococcus и Streptococcus, однако уже у детей старше 1 месяца их количество сокращалось примерно до половины всех видов в микробиоте кожи5. Общее разнообразие микробов на коже младенцев продолжало расти в период с 1-й по 3-ю недели исследования и зависело от схемы ухода за кожей5.

Влияние микробиома кожи на здоровье кожи

Помимо резервуара для существования микробиома, кожа сама по себе является важным иммунологическим барьером. Здоровый, неповрежденный кожный барьер защищает организм от внешних агрессивных факторов воздействия, таких как аллергены, микробы, грязь, химические вещества и ультрафиолетовое излучение. Здоровый микробиом кожи помогает предотвратить колонизацию патогенных микроорганизмов, а многие члены микробиома кожи напрямую блокируют патогенные микроорганизмы6. Так, комменсальные бактерии (например, S. epidermidis) на коже усиливают врожденный иммунный ответ кожи на патогенные микроорганизмы2. И разнообразие, и видовое богатство были связаны с несколькими заболеваниями человека, новые же исследования показывают, что некоторые болезненные состояния могут быть связаны с отсутствием комменсальных бактерий, а не просто с наличием патогена7,8.

Особый интерес для врачей, которые занимаются младенцами и маленькими детьми, представляет тот факт, что у пациентов с атопическим дерматитом (АД) снижается разнообразие и видовое богатство микробиома кожи9. До 20 % детей в западных странах страдают АД10. Большая часть исследований по АД была посвящена колонизации кожи бактерией S. aureus10. Очаги АД связаны с ростом S.aureus на фоне небольшого разнообразия других видов9, и, как было доказано, колонизация S. aureus усугубляет течение болезни и предшествует обострениям10. Во время обострений АД колонии S. aureus также разрастаются9. Исследования показывают, что улучшение общего разнообразия микробиома кожи смягчает тяжесть течения АД9.

Практические рекомендации

Несмотря на то, что первоначально микробиом кожи формируется при рождении, он продолжает меняться и эволюционировать в младенческом периоде и детстве. Поддержание здорового микробиома кожи, по-видимому, важно для предупреждения частоты развития некоторых кожных заболеваний, например, АД. Рекомендации для родителей должны включать информацию по надлежащему уходу за кожей с целью ограничить нарушения микробиома. Предполагается применение мягких моющих средств и средств по уходу за кожей, например, с подходящим уровнем pH, чтобы не нарушать тонкий баланс в микробиоме кожи. Жесткие моющие средства не сохраняют уникально разнообразный и развивающийся кожный барьер у детей и, следовательно, могут нарушать баланс микробиома кожи. Нарушения кожного барьера, характеризующиеся дисбалансом бактериальных колоний в микробиоме кожи, могут привести к неблагоприятным кожным заболеваниям6.

Выводы

Микробиом кожи является важнейшим звеном иммунной системы ребенка и первой линией защиты от патогенов. Микробиом кожи изначально формируется при рождении в зависимости от способа рождения, но уже в течение первых 30 дней жизни становится более похожим на кожу взрослого человека со значимо более выраженным разнообразием.

Микробиом кожи в младенчестве и в раннем детстве — это далеко не та стабильная экосистема, которая наблюдается у взрослых людей, поэтому она требует особого щадящего ухода для защиты развивающегося микробиома и профилактики развития проблем с кожей.

 

Кимберли А. Капоне, канд. наук

Руководитель, Микробиомная платформа,

Новейшие науки и инновации,

Отдел НИОКР,

Компания «Джонсон и Джонсон Консьюмер»,

Скиллман, штат Нью-Джерси, США

 

Обзор презентации д-ра Капоне в «Product Theater»

 

Это приложение финансируется компанией «Джонсон и Джонсон Консьюмер»

 

Литература:

 

  1. Grice EA, Kong HH, Renaud G, et al. A diversity profile of the human skin microbiota. Genome Res. 2008;18(7):1043-1050.
  2. Grice EA, Segre JA. The skin microbiome. Nat Rev Microbiol 2011;9(4):244-253.
  3. Dominguez-Bello MG, Costello E, Contreras M, et al. Delivery mode shapes the acquisition and structure of the initial microbiota across multiple body habitats in newborns. Proc Natl Acad Sci USA 2010;107:11971-11975.
  4. Capone KA, Dowd SE, Stamatas GN, Nikolovski J. Diversity of the human skin microbiome early in life. J Invest Dermatol. 2011;131:2026-2032.
  5. Capone K, Tierney N, Smith H, Tian S, Horowitz P. Longitudinal Development of the Skin Microbiome During the Neonatal Period. Abstract. American Academy of Dermatology — 75th Annual Meeting. Orlando, FL. March 3-7, 2017.
  6. Egert M, Simmering R, Riedel CU. The association of the skin microbiota with health, immunity, and disease. Clin Pharmacol Ther. 2017;102(1):62-69.
  7. Tlaskalov-Hogenova H, Stepankova R, Hudcovic T, et al. Commensal bacteria (normal microflora), mucosal immunity and chronic inflammatory and autoimmune diseases. Immunol. Lett. 2004;93:97-108.
  8. Cogen AL, NizetV, Gallo RL. Skin microbiota: a source of disease or defence? Br J Dermatol. 2008;158(3):442-455.
  9. Kong HH, Oh J, Deming C, et al. Temporal shifts in the skin microbiome associated with disease flares and treatment in children with atopic dermatitis. Genome Res. 2012;22(5):850-859.
  10. Brandwein M, Steinberg D, Meshner S.Microbial biofilms and the human skin microbiome. npj Biofilms Microbiomes 2016;2:3.doi:10.1038/s41522-016-0004-z

 

Подготовлено подразделением Custom Products компании Frontline Medical Communications, издателя проектовPediatric News и Dermatology News. Сотрудники редакции не принимали участия в написании или рецензировании данного материала.

 

Copyright © 2019 Frontline Medical Communications Inc. Все права защищены.

Без предварительного письменного разрешения Издателя запрещается воспроизведение или передача в любой форме и любыми средствами любого фрагмента данной публикации. Компания «Frontline Medical Communications» не несет ответственности за ущерб, убытки или претензии любого рода, вытекающие из информации, содержащейся в данной публикации, или связанные с ней, включая любые претензии, связанные с упомянутыми здесь средствами, лекарствами или услугами. Мнения, выраженные в этом приложении, не обязательно отражают точку зрения Издателя.

Уксуснокислые бактерии в пищевой промышленности: систематика, характеристики и применение

Food Technol Biotechnol. 2018 июнь; 56(2): 139–151.

Rodrigo José Gomes

1 Факультет пищевой науки и технологии, Государственный университет Лондрины, Celso Garcia Cid (PR 445) Road, 86057-970 Londrina, PR, Бразилия

Maria de Fatima Borges

5

2 90 Embrapa Tropical Agroindustry, 2270 драхм. Sara Mesquita Road, 60511-110 Fortaleza, CE, Бразилия

Morsyleide de Freitas Rosa

2 Embrapa Tropical Agroindustry, 2270 Dra.Sara Mesquita Road, 60511-110 Fortaleza, CE, Brazil

Raúl Jorge Hernan Castro-Gómez

1 Факультет пищевых наук и технологий, Государственный университет Лондрины, Celso Garcia Cid (PR 445) Road, 86057-970 Londrina , PR, Бразилия

Wilma Aparecida Spinosa

1 Факультет пищевых наук и технологий, Государственный университет Лондрины, Celso Garcia Cid (PR 445) Road, 86057-970 Лондрина, PR, Бразилия

1 Департамент Пищевая наука и технология, Государственный университет Лондрины, Celso Garcia Cid (PR 445) Road, 86057-970 Londrina, PR, Бразилия

2 Embrapa Tropical Agroindustry, 2270 Dra. Sara Mesquita Road, 60511-110 Fortaleza, CE, Brazil

Получено 6 ноября 2017 г.; Принято 30 января 2018 г.

Эта статья была процитирована другими статьями в PMC.

Резюме

Группа грамотрицательных бактерий, способных окислять этанол до уксусной кислоты, называется уксуснокислыми бактериями (ААБ). Они широко распространены в природе и играют важную роль в производстве продуктов питания и напитков, таких как уксус и чайный гриб. Способность окислять этанол до уксусной кислоты также способствует нежелательному росту ААВ в других ферментированных напитках, таких как вино, сидр, пиво, функциональные и безалкогольные напитки, вызывая нежелательный кислый вкус.Эти бактерии также используются в производстве других продуктов метаболизма, например, глюконовой кислоты, l-сорбозы и бактериальной целлюлозы, с потенциальными применениями в пищевой и биомедицинской промышленности. Классификация ААБ по отдельным родам за последние годы претерпела несколько модификаций на основе морфологических, физиологических и генетических характеристик. Поэтому в этом обзоре основное внимание уделяется истории таксономии, биохимическим аспектам и методам выделения, идентификации и количественного определения ААБ, в основном связанных с важными биотехнологическими приложениями.

Ключевые слова: уксуснокислые бактерии, таксономия, уксус, бактериальная целлюлоза, продукты биотехнологии

Введение

Уксуснокислые бактерии (ААБ) относятся к семейству Acetobacteraceae, включающему несколько родов и видов. В настоящее время они классифицируются в девятнадцать родов, в том числе Acetobacter , AsaiaMaze , Asaia , Asaia , Boamsella , endobacteribacter , Endobacter, Gluconacetobacter , Gluconobacter , Cranulibacter , Komagataeibacter , KOZAKIA , NEOAASAIA , NEOAASAIA , Neokomagataea , Nguyenibacter , Sacharibacter , Sacaminathania , Swingsia и Tanticharoenia ( 1 ). Основные виды, ответственные за производство уксуса, принадлежат к родам Acetobacter , Gluconacetobacter, Gluconobacter и Komagataeibacter из-за их высокой способности окислять этанол до уксусной кислоты и высокой устойчивости к уксусной кислоте, выделяемой в ферментативную среду (). 2 , 3 ).

видов, наиболее часто сообщались в производстве уксуса содержит ацетобактеров Aceti , ацетобактеров CEREVISIAE , Acetobacter malorum , ацетобактеров oeni , Acetobacter pasteurianus , Acetobacter pomorum , Gluconacetobacter entanii , Gluconacetobacter liquefaciens , Gluconobacter oxydans , Komagataeibacter еигораеиз , Komagataeibacter hansenii , Komagataeibacter Интермедиус , Komagataeibacter medellinensis, Komagataeibacter oboediens и Komagataeibacter xylinus ( 4 6).

Синтез других метаболитов, например, l-сорбозы из d-сорбита, а также дигидроксиацетона из глицерина, также описан для некоторых видов ААБ ( 7 10 ). Другой важной особенностью ААБ является их способность продуцировать внеклеточные полимеры, например бактериальную целлюлозу, которая в основном синтезируется видами рода Gluconacetobacter и Komagataeibacter . Этот полимер очень универсален и обладает уникальными свойствами ( и . г . высокая водоудерживающая способность, ультратонкая сетчатая структура, биосовместимость, высокая кристалличность), которые поддерживают ряд коммерческих применений, например, в качестве перевязочного материала для ран, функциональной пищевой добавки и при приготовлении таблеток ( 11 ).

ТАКСОНОМИЯ

Первая попытка классификации ААБ была предпринята Хансеном в 1894 году ( 12 ). Однако Бейеринк был первым, кто установил название рода Acetobacter в 1898 году ( 13 ).В 1925 году Visser’t Hooft был первым ученым, который рассмотрел биохимические характеристики в классификации ААБ ( 14 ). В 1934 и 1935 годах Асаи ( 15 , 16 ) классифицировал их на два основных рода: Acetobacter и Gluconobacter . Фратер ( 17 ) в 1950 году предложил схему классификации Acetobacter , основанную на пяти биохимических критериях: ( i ) наличие каталазы, ( ii ) окисление и переокисление этанола до уксусной кислоты и до диоксида углерода и воды, соответственно, ( iii ) окисление лактата до карбоната, ( iv ) окисление глицерина до дигидроксиацетона и ( v ) образование кислоты из d-глюкозы.В восьмом издании «Руководства по определяющей бактериологии» Берджи ( 18 ) классификация ААБ была определена как Acetobacter и Gluconobacter . Род Acetobacter был классифицирован на основании наличия/отсутствия перитрихиальных жгутиков и способности окислять ацетат и лактат. Этот род включал три вида ( A. aceti , A. pasteurianus и A. peroxydans ) и девять подвидов. Род Gluconobacter был классифицирован на основании наличия/отсутствия полярных жгутиков, неспособности окислять ацетат и лактат и способности окислять d-глюкозу до глюконата, а затем дополнительно окислять глюконат до 2-кетоглюконата и 5-кетоглюконата. Этот род включает один единственный вид ( G. oxydans ) с четырьмя подвидами ( 19 21 ). Кроме того, все видов Gluconobacter , исследованных Yamada et al. ( 22 , 23 ) имел систему коэнзима Q10 (убихинон). Однако у видов Acetobacter была система Q9 или 10 (наблюдаемая у штаммов A. xylinus ) ( 24 ).

В 1984 г. был обнаружен новый подрод ацетатокисляющих ААБ, оснащенных Q10, а именно Acetobacter liquefaciens и Acetobacter xylinum ( 24 ).В 1997 году Yamada et al. предложили новый род Gluconacetobacter . ( 25 , 26 ), на основе частичных последовательностей 16S рибосомной РНК (рРНК) и хемотаксономических сравнений убихиноновых систем. В результате виды, содержащие Q10, ранее классифицированные как Acetobacter ( A. diazotrophicus , A. europaeus A. hansenii , A. liquefaciens и A. xylinus ) были переименованы в 19 Glucon ).

За последние годы были описаны новые виды рода Acetobacter и Gluconobacter . В дальнейшем были предложены корректировки классификации на основе физиологических признаков, и виды, относящиеся к роду Acetobacter , были филогенетически разделены на две группы. Первая группа соответствовала группе A. aceti , в которую входили A. aceti , A. cerevisiae, A. cibinongensis , A.estunensis , A. indonesiensis , A. malorum , A. нитроген , A. oeni , A. orientalis , A. orleanensis и A тропический. Второй группе соответствовал A. pasteurianus , в который входили A. lovaniensis , A. pasteurianus , A. peroxydans , A. pomorum и A. syzygii . Группа A. aceti фенотипически отличалась от A. pasteurianus по продукции 2-кетоглюконата (кроме A. oeni ) и 5-кетоглюконата, а также по продукции дигидроксиацетона из глицерина, который обнаружен у трех видов ( A. aceti, A. pomorum и A .азотинофигенс ) ( 27 ). Виды рода Gluconobacter также были филогенетически разделены на две группы: группу G. oxydans , в которую входят G. oxydans и G. albidus , и группу G. oxydans .группа cerinus , в которую входят G. cerinus , G. frateurii и G. thailandicus . Эти две группы фенотипически и генетически отличались друг от друга по особенностям роста на средах, содержащих d-арабит без добавления никотиновой кислоты, а также по составу оснований ДНК, и . и . содержание G+C ( 27 ).

В последнее десятилетие род Gluconacetobacter было предложено разделить на две группы с различными морфологическими, физиологическими и экологическими характеристиками. Этими группами были группа G. liquefaciens (включая G. azotocaptans , G. diazotrophicus , G. liquefaciens и G. sacchari ) и группа 5 G.050i 90 xylinus 90. , G. europaeus, G. hansenii, G. intermedius, G. nataicola , G. oboediens, G. rhaeticus, G. saccharivorans , G. swingisii и G. xylinus ) ( 56 20 90). Впоследствии, согласно генетическому анализу и фенотипическим характеристикам, Yamada et al .( 28 , 29 ) предложили новый род Komagataeibacter , включающий виды, принадлежащие к группе G. xylinus . Два рода отличались друг от друга продукцией водорастворимого коричневого пигмента и подвижностью клеток. Виды Gluconacetobacter обычно продуцируют водорастворимый коричневый пигмент и подвижны, тогда как виды Komagataeibacter не продуцируют пигмент и неподвижны. Кроме того, виды первого рода были связаны с растениями и выделены в основном из фруктов, цветов, кофе и сахарного тростника. И наоборот, виды последнего рода были выделены в основном из ферментированных пищевых продуктов, таких как уксус, чайный гриб, ната-де-коко и фруктовый сок ( 28 , 30 ).

ХАРАКТЕРИСТИКИ

ААБ являются строго аэробными микроорганизмами, грамотрицательными или грамвариабельными, каталазоположительными и оксидазоотрицательными, клетками от эллипсоидных до палочковидных, которые могут встречаться поодиночке, парами или цепочками. Они также являются мезофильными микроорганизмами, и их оптимальная температура роста составляет от 25 до 30 ° C.Оптимальный рН для их роста 5,0–6,5, но они могут расти и при более низких значениях рН ( 31 , 32 ).

Хорошо известно, что виды AAB обладают высокой способностью окислять спирты, альдегиды, сахара или сахарные спирты в присутствии кислорода. В результате этой окислительной активности в культуральной среде накапливаются соответствующие продукты окисления, такие как карбоновые кислоты. Эти окислительные реакции катализируются первичными дегидрогеназами, расположенными на внешней поверхности цитоплазматической мембраны ( 33 ).

Многие другие виды бактерий также способны окислять этанол в аэробных условиях, но не в условиях высокой кислотности. Штаммы AAB окисляют этанол до уксусной кислоты в результате двух последовательных каталитических реакций. Сначала этанол окисляется до ацетальдегида, что катализируется связанной с мембраной пирролохинолинхиноном (PQQ)-зависимой алкогольдегидрогеназой (ADH). Затем образовавшийся ацетальдегид немедленно окисляется до ацетата мембраносвязанной альдегиддегидрогеназой (ALDH), расположенной рядом с ADH ( 33 36 ).Во время окисления спирта не наблюдается высвобождения альдегидов, что указывает на то, что АДГ и АЛДГ образуют мультиферментный комплекс в бактериальной мембране и функционируют последовательно, образуя уксусную кислоту из этанола ( 33 ). Произведенная уксусная кислота высвобождается в питательную среду, где она накапливается максимум до 5–10% у видов Acetobacter и 10–20% у видов Komagataeibacter ( 37 , 38 ). Некоторые виды могут дополнительно окислять полученную уксусную кислоту до CO 2 и H 2 O, что приводит к так называемому окислению ацетата (переокислению).Эта способность полезна для отличия от рода Gluconobacter , который не обладает такой же способностью. Это условие зависит от состава среды, особенно когда бактериями используется этанол ( 39 , 40 ).

При ацетификации в зависимости от концентрации уксусной кислоты встречаются виды ААБ. На первой стадии закисления при низкой концентрации уксусной кислоты преобладают представители рода Acetobacter .Впоследствии, когда отношение массы к объему уксусной кислоты превышает 5%, преобладает популяция из видов Komagataeibacter . Таким образом, видов Komagataeibacter являются основными штаммами, участвующими в ферментации уксусной кислоты под водой для производства уксуса ( 38 , 41 ). K. europaeus , K. intermedius и K. oboediens являются типичными представителями при самопроизвольном производстве уксуса с кислотностью выше 6%, а K.europaeus описывается как один из ААБ, наиболее часто обнаруживаемый и выделяемый из погружных ферментеров уксуса. Такое поведение является результатом повышенной устойчивости этих микроорганизмов к самой высокой концентрации уксусной кислоты и их большей адаптации к экстремальной кислотности ( 42 , 43 ). Напротив, виды рода Acetobacter в основном отвечают за традиционное поверхностное производство уксуса, в котором конечное содержание уксусной кислоты не превышает 8%, что считается порогом уксусной кислоты для этих бактерий ( 38 ).Помимо методов ферментации и концентрации уксусной кислоты, виды AAB, обнаруженные в среде ферментации, также в значительной степени зависят от сырья, используемого для производства уксуса ( 44 ).

Роды AAB обнаруживают сходство по содержанию фермента ADH. Однако ADH видов Gluconobacter менее стабильна в кислых условиях, чем у других родов, таких как Acetobacter ( 45 , 46 ). Этот факт, связанный с большей устойчивостью клеток к уксусной кислоте, может объяснить более высокую продуктивность вида Acetobacter по сравнению с видом Gluconobacter .Кроме того, роды ААБ показывают разницу в окислительной способности этанола, сахара и сахарного спирта. Например, производство глюконовой кислоты из d-глюкозы и кетогенная активность глицерина слабы или незначительны у видов Acetobacter , но сильны у Gluconobacter ( 46 ). А именно, виды рода Gluconobacter обладают мощной каталитической активностью в окислении этанола, d-глюкозы, глюконовой кислоты, глицерина и сорбита. И наоборот, виды родов Acetobacter, Gluconacetobacter и Komagataeibacter обладают мощной системой окисления этанола, но лишь незначительной окислительной активностью в отношении сахаров.Основные биохимические и дифференциальные характеристики родов ААБ, связанных с производством уксуса, представлены в ( 28 , 31 , 47 , 48 ).

Таблица 1

Дифференциальные характеристики родов Acetobacter , Gluconacetobacter , Gluconobacter и Komagataeibacter

9059
Характеристика ацетобактеры Gluconobacter Gluconacetobacter Komagataeibacter
Мотоцитность и лягушка Peritrichous или немателя Peritrichous или нематурный Peritrichous
или немасштаб
Окисление этанола к уксусной кислоте + + + + + + + +
Окисление уксусных кислот до CO 2 и H 2 O + + + +
Окисление лактата до CO 2 и H 2 9040 0 O + + +
Рост на 0.35% уксусной кислотысодержащей среды + + + + +
+ рост в присутствии 30% ᴅ-глюкозы + или — + или — N.d.
Добыча целлюлозы + или — + или — + или — + или —
Кетогенез (дигидроксиацетон) от глицерина + + или — + или — + или — + или — + –
Кислотное производство из:
Глицерин + или – + + .д.
D-Mannitol + или — +
Raffinose N.d.
Производство водорастворимого коричневого пигмента Переменная Переменная
Добыча от D-глюкозы:
2-кето- D-глюконовая кислота + или — + + + или — + или — + или —
5-Keto-D-глюконо-кислота + или — + или — + или — + или — + или — +
2,5-кето-д-глюконовая кислота + или — + или — + или —
Ubiquinone Type Q9 Q10 Q10 Q10

ВЫДЕЛЕНИЕ И ФЕНОТИПИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ

AAB описаны как требовательные к питанию микроорганизмы, которые трудно изолировать и культивировать на искусственных средах, особенно из ферментированных напитков.Эта проблема связана с феноменом жизнеспособного, но некультивируемого состояния (VBNC), которое приводит к невозможности культивирования и подсчета популяции AAB на питательной среде, в основном штаммов, выделенных из сред с высоким уровнем уксусной кислоты ( 31 , 47 , 49 ). Несмотря на большое количество питательных сред, предлагаемых для выделения и культивирования штаммов ААВ (; 48,50 61 ), не все среды поддерживают их рост и могут быть избирательными в отношении того или иного штамма ( 31 , 47 ).

Таблица 2

Основные среды для культивирования, выделения, роста и родовой дифференциации уксуснокислых бактерий

5 ( 52 ) 4 90 карбонат кальция 20, агар 15 909 9056)
Среда γ /(л 60 5 9 м) или * 900 ) Ссылка
AE (уксусная кислота-этанол) глюкоза 5, экстракт дрожжей 3, пептон 4, уксусная кислота 30 *, этанол 30 *, агар 9 ( 50 )
BME (основная среда плюс этанол) Дрожжевой экстракт 0.5, без витамина Казаминокислоты 3, этанол 3 *, агар 15 ( 51 ) )
Carra Экстракт дрожжей 30, этанол 20 *, Бромокрезол Зеленый 0,022, агар 20
Среда для мелового теста глюкоза 0,5, дрожжевой экстракт 5, пептон 3, карбонат кальция 15,
этанол 15 *, агар 12
( 48 )
DSM (декстроза-сорбит- маннит) Глюкоза 1, сорбит 1, маннит 2, дрожжевой экстракт 3.3, Протез-пептон 10, лактат кальция 15, KH 2 PO 4 1, MNSO 4 · H 2 o 0,02, циклогексимид 0.004, Бромокрезол фиолетовый 0,03, блестящий зеленый 0,0295, агар 15 ( 53 . Глюкоза 50, дрожжевой экстракт 10, уксусная кислота 10*, этанол 20*, агар 15 ( 54 )
GYC (глюкоза-дрожжевой экстракт-CaCO 3 ), дрожжевой экстракт
( 50 )
GYEC (глюкоза-дрожжевой экстракт-этанол-CaCO 3 ) Глюкоза 10, экстракт дрожжей 20, дрожжевой экстракт 90 90 90, этанол карбонат 20 10 ( 55 )
GYP (глюкоза-кислоты t экстракт-пептон) Глюкоза 30, дрожжевой экстракт 5, пептон 2, агар 15 ( 56 )
HS (Hestrin-Schramm) , дрожжевой экстракт 5, p дрожжевой экстракт 20 2 ГПО 4 2.7, Лимонная кислота 1.15 ( 57 )
MYA (Экстракт этристики солодома-дрожжей) Соложный экстракт 15, дрожжевой экстракт 5, этанол 60 *, агар 15 ( 58 )
MyP (экстракт маннита-дрожжей — пептон) маннит 25, экстракт дрожжей 5, пептон 3, агар 12 ( 48 )
RAE (армированный AE) глюкоза 40, дрожжевой экстракт 10 , пептон 10, Na 2 HPO 4 ·2H 2 O 3.38,
лимонная кислота 1,5, уксусная кислота 10*, этанол 20*, агар 10
( 59 )
SYP (сорбитол-дрожжевой экстракт-пептон) , сорбитол 5, пептон 5, дрожжевой экстракт 5 Агар 12 ( 48 )
YG (дрожжевая глюкоза) глюкоза 20, дрожжевой экстракт 5, (NH 4 ) 2 HPO 4 0,26, MGSO 4 · 7h 2 o 0,0599 2 O 0.05 ( 60 )
YGM (дрожжевая глюкоза-маннит) глюкоза 20, маннит 20, экстракт дрожжей 10, уксусную кислоту 5 *, этанол 20 * ( 60515 ( 60515 )
YPE (дрожжевый экстракт-пептон-этанол) дрожжевой экстракт 10, пептон 5, этанол 20 *, агар 15 ( 61 )

Изоляция и очистка штаммов сусло промышленного уксуса выполняется с использованием жидкой или твердой среды, которая обеспечивает их потребности в питании.Источниками углерода в основном являются d-глюкоза и d-маннит, а в некоторых случаях добавляют этанол и уксусную кислоту в различных концентрациях. Источники азота, такие как пептон и дрожжевой экстракт, и минералы, такие как KH 2 PO 4 , Na 2 HPO 4 и MgSO 4 , также часто добавляют для восстановления микроорганизмов ( 21). ). Культивирование на двухслойной агаровой пластине с добавлением 0,5% агара и покрытием 1% слоем агара в условиях высокой влажности является наиболее эффективным методом, поскольку обеспечивает влажную среду для образования колоний подкисляющих бактерий ( 56 ). .Среди селективных ингибиторов грамположительной микробиоты, включающих кристаллический фиолетовый, бриллиантовый зеленый и дезоксихолат натрия, установлено, что бриллиантовый зеленый является наименее ингибирующим по отношению к ААБ. Дезоксихолат натрия снижал рост всех протестированных видов Acetobacter , а кристалл фиалки полностью ингибировал рост исследуемых подвидов A. aceti ( 53 ).

Традиционные методы классификации видов ААБ после выделения основаны на клеточной морфологии, жгутике и некоторых физиологических и биохимических свойствах.Примерами этих признаков являются производство водорастворимого коричневого пигмента, производство целлюлозы, способность окислять сахара и этанол до кислоты и способность окислять лактат и уксусную кислоту до CO 2 и H 2 O с использованием среды для дифференцировки. на основе биохимических характеристик родов AAB ( 21 ).

Роды, которые могут окислять лактат до CO 2 и H 2 O, такие как Acetobacter , Gluconacetobacter и Komagataeibacter , можно быстро отличить от рода, который не может окислять , путем инокуляции штаммов в агар с декстрозой, сорбитом, маннитом (DSM) ( 53 ).Эта селективная среда содержит лактат кальция в качестве основного источника углерода и меньшее количество других источников, и она основана на предпочтительном окислении источника углерода. Когда Acetobacter растет на агаре DSM, среда меняет цвет с желтого на пурпурный в результате использования лактата, вызывая повышение pH, что обнаруживается с помощью индикатора бромкрезолового пурпурного. Gluconobacter , будучи неспособным окислять лактат, преимущественно окисляет второстепенные углеводные составляющие, образуя кислоту и сохраняя желтый цвет среды ( 21 , 53 ).

Окисление этанола до уксусной кислоты и переокисление до CO 2 и H 2 O можно обнаружить несколькими методами. Например, агар Карра ( 52 ) содержит этанол в качестве источника углерода и бромкрезоловый зеленый в качестве индикатора pH. Окисление этанола приводит к образованию кислоты, поэтому среда меняет цвет с зеленого на желтый. Штаммы, которые могут переокислять этанол, демонстрируют такое же изменение цвета. Однако, поскольку уксусная кислота окисляется до CO 2 и H 2 O, зеленый цвет возвращается после длительного инкубационного периода ( 21 ).В другой твердой среде присутствие кислот обычно выявляется по образованию прозрачной зоны из-за растворения CaCO 3 , присутствующего в среде. В дальнейшем дальнейшее окисление уксусной кислоты постепенно приводит к осаждению СаСО 3 и первоначальному молочно-белому виду среды ( 48 ). Этот принцип также используется в качестве биохимического доказательства образования глюконовой кислоты из d-глюкозы, где образующаяся глюконовая кислота растворяет CaCO 3 , присутствующий в твердой среде ( 21 ).

Продукция целлюлозы родами Komagataeibacter и Gluconacetobacter может быть обнаружена по образованию пленки на поверхности жидкой среды после роста в статических условиях или по появлению сфер или неправильных масс при перемешивании или встряхивании питательная среда ( 62 ). Примечательно, что фенотипические / биохимические характеристики родов Acetobacter , Gluconacetobacter , Gluconobacter и Komagataeibacter могут также быть найдены в других родах, например, Frateuria и Acidomonas и ( 21 , 48 ).Классификация на основе фенотипических признаков приводит к другим неточностям. Например, спонтанная мутация может привести к дефициту различных физиологических свойств. Известными примерами являются спонтанные мутанты A. aceti с дефицитом окисления этанола ( 63 ) и негативные по целлюлозе мутанты K. xylinus с крайним дефицитом целлюлозообразующей способности ( 64 , 65 ). Мутации связаны с генетической нестабильностью этих штаммов ( 66 ).Для более точной идентификации родов и видов ААБ молекулярные методы в настоящее время указываются как наиболее надежные.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ

ААБ очень трудно правильно идентифицировать на видовом уровне, основываясь только на биохимических и физиологических характеристиках. Для их правильной идентификации рекомендуется молекулярный анализ штаммов в сравнении с эталонными видами. В последние годы для идентификации родов, видов и штаммов ААБ используют различные методы, основанные на молекулярных методиках выделения ДНК и идентификации с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР).Основными методами, о которых сообщают авторы, были: профилирование плазмиды, ПЦР-амплификация и секвенирование специфического участка гена 16S рРНК, случайная амплификация полиморфной ДНК-полимеразной цепной реакции (RAPD-PCR), полиморфизм длины рестрикционных фрагментов (RFLP) ПЦР-амплифицированного Ген 16S рРНК и межгенная спейсерная область 16S-23S рРНК, полиморфизм длины амплифицированного фрагмента (AFLP), денатурирующий градиентный гель-электрофорез (DGGE) ПЦР-амплифицированного частичного гена 16S рРНК, повторяющаяся экстрагенная палиндромная ПЦР (REP-PCR), энтеробактериальная повторяющаяся межгенная консенсусная последовательность-ПЦР (ERIC-PCR), гибридизация ДНК-ДНК и рестрикционный анализ амплифицированной рибосомной ДНК (ARDRA) ( 1 , 67 , 68 ).Эти методы различаются временем анализа, приборами и уровнями способности распознавания ( 1 ). Например, сообщалось, что метод DGGE-PCR позволил различить роды ( 69 ), в то время как ERIC-PCR, ПЦР гена 16S рРНК и анализ профилирования плазмид позволили идентифицировать виды ( 70 73 ). . Более того, RFLP-PCR 16S рибосомной ДНК (рДНК) и 16S-23S рДНК позволила быстрее идентифицировать виды AAB, чем длительные методы, такие как гибридизация ДНК-ДНК ( 67 ).

Другим методом, успешно используемым при профилировании белков интактных бактерий для различения различных родов, видов и штаммов ААБ, является времяпролетная масс-спектрометрия с лазерной десорбцией/ионизацией на матрице (MALDI-TOF MS). Полученный масс-спектр можно рассматривать как отпечаток пальца бактериального белка. Он содержит до 30 пиков, соответствующих растворимым белкам с высоким содержанием, уникальным для каждой бактерии. MALDI-TOF MS описывается как быстрый и надежный метод идентификации ААБ, участвующих в промышленном производстве уксуса, который позволяет различать микроорганизмы на уровне видов или даже подвидов ( 1 , 2 ).

МЕТОДЫ ПОДСЧЁТА AAB

Несколько авторов сообщают о трудностях определения популяции штаммов AAB. Неблагоприятное воздействие связано с состоянием VBNC нескольких штаммов, которое вызывает значительные различия между подсчетами как при посевах, так и при микроскопии. Следовательно, подсчет чашек может быть не лучшим методом выбора для подсчета жизнеспособных клеток AAB ( 4 , 49 ). Этот подход дополнительно осложняется расположением штаммов AAB, которые могут встречаться парами, цепочками или агрегатами, которые, вероятно, представляют собой одну колонию при высеве на твердую среду для выращивания ( 49 ).Кроме того, некоторые виды AAB растут, образуя непрерывную биопленку из экзополисахаридов (таких как декстраны, леваны и целлюлоза из метаболизма d-глюкозы) на поверхности твердой питательной среды, что препятствует образованию колоний и последующему подсчету ( 21 , 49 ). Эту проблему заметил Спиноза ( 21 ) при попытке подсчитать общую популяцию ААВ из промышленных ферментеров уксуса. Количество жизнеспособных клеток получали прямым подсчетом под оптическим микроскопом с использованием камеры Нейбауэра и витального красителя (0.2% трипанового синего) для дифференциации жизнеспособности клеток.

В качестве альтернативы, подсчет некультивируемых AAB можно выполнить с помощью полимеразной цепной реакции в реальном времени (RT-PCR) с использованием специфических праймеров, созданных на основе гена 16S рРНК. Этот метод описан как быстрый, чувствительный и точный инструмент для количественного определения бактерий и оказался адекватным для подсчета штаммов AAB в коммерческих образцах вин и уксусов, даже в образцах, искусственно загрязненных другими микроорганизмами, такими как дрожжи ( 5 , 74 ).Методы эпифлуоресцентного окрашивания также были разработаны для подсчета общего количества жизнеспособных и нежизнеспособных клеток AAB, участвующих в производстве уксуса, и они были описаны как надежные, быстрые и простые методы для этой цели ( 47 , 75 , 76 ). ).

ПРОДУКТЫ МЕТАБОЛИЗМА AAB

Уксус

Уксус представляет собой водный раствор уксусной кислоты и других компонентов, известный и потребляемый во всем мире как пищевая приправа и консервант ( 55 , 77 ).История использования уксуса насчитывает более 10 000 лет. Уксус был известен древним цивилизациям и использовался в народной медицине для лечения ран, а также как средство для мытья рук, чтобы предотвратить инфекцию. В настоящее время он широко используется при приготовлении солений, заправок для салатов и других пищевых продуктов. Уксус также получил признание благодаря своим функциональным свойствам, таким как антибактериальная активность, снижение артериального давления, антиоксидантная активность, снижение последствий диабета и профилактика сердечно-сосудистых заболеваний ( 78 , 79 ).

Этот продукт является результатом двухэтапной ферментации. Первый этап представляет собой анаэробную ферментацию (спиртовая ферментация сахаров в этанол дрожжами), а второй этап представляет собой аэробную ферментацию (окисление этанола в уксусную кислоту с помощью ААБ). Сырье, состоящее из крахмала или сложных углеводов, также нуждается в осахаривании перед спиртовым брожением для высвобождения сбраживаемых сахаров ( 6 , 80 ). Большой расход уксуса обусловил необходимость разработки технологических процессов получения продукта.В настоящее время существует три основных метода производства уксуса, а именно медленное поверхностное брожение (орлеанский или традиционный процесс), генераторный процесс (немецкий процесс) и погружной процесс ( 6 , 40 , 81 ).

Чайный гриб

Чайный гриб — это традиционный напиток, получаемый путем ферментации сладкого чая с симбиотической культурой ацидофильных дрожжей и ААБ, заключенных в слой микробной целлюлозы, известной как чайный гриб. Дрожжи превращают сахар в органические кислоты, CO 2 и этанол.Полученный этанол позже окисляется ААБ до уксусной кислоты ( 82 , 83 ). AAB также используют d-глюкозу для синтеза бактериальной целлюлозы и глюконовой кислоты. Основными штаммами AAB, обнаруженными в чайном грибе, являются A. aceti , A. pasteurianus G. oxydans и K. xylinus . Многие виды дрожжей также были идентифицированы в образцах комбича, включая виды брютаномичеек Genera , Candida , Kloecekera , MyCoderma , MyCotorula , Saccharomyces , SCHIZOSACCHACHAROMYCES , TORULASPORA , Pichia и Zygosaccharomyces ( 84 ).Некоторые полезные свойства, например, улучшение общего состояния здоровья, увеличение продолжительности жизни и лечение желудочно-кишечных расстройств, были заявлены для чайного гриба. Эти свойства объясняются кислотным составом и наличием в этом продукте фенольных антиоксидантов ( 84 ).

Глюконовая кислота

Глюконовая кислота естественным образом содержится во фруктах, растениях и других пищевых продуктах, таких как вино, уксус и мед. Он улучшает органолептические свойства пищевых продуктов, придавая горький, но освежающий вкус, а также может использоваться в качестве добавки и консерванта в пищевой промышленности.Глюконовую кислоту можно получить химическими и биотехнологическими методами. Однако последний является основным методом, используемым в промышленных масштабах. Многие бактерии способны окислять d-глюкозу до глюконовой кислоты. Различные роды AAB и штаммы из других родов, такие как Pseudomonas и Zymomonas , демонстрируют эту способность и могут быть использованы в ферментативном процессе для биосинтеза ( 85 ).

G. oxydans , используемый для промышленного производства глюконовой кислоты, содержит две глюкозодегидрогеназы (ГДГ), катализирующие прямое окисление d-глюкозы до глюконовой кислоты.В дополнение к мембраносвязанной PQQ-зависимой GDH также присутствует растворимый никотинамидадениндинуклеотидфосфат (NADP + )-зависимая цитоплазматическая GDH. Из экспериментов было установлено, что продукция глюконовой кислоты в первую очередь является результатом прямого окисления глюкозы в периплазматическом пространстве и что активность мембраносвязанной ГДГ была в 30 раз выше, чем активность цитозольной НАДФ + -зависимой ГДГ ( 86 , 87 ).

Из-за своей роли в ароматическом профиле пищевых продуктов глюконовая кислота была предложена в качестве параметра качества пищевых продуктов.Следовательно, предпочтительно использовать штаммы ААВ, которые одновременно продуцируют глюконовую и уксусную кислоты во время ферментации, когда ожидается органолептическое качество конечного продукта ( 88 ).

Глюконовая кислота также используется в фармацевтической промышленности в виде глюконатов двухвалентных металлов, таких как Ca 2+ , Mg 2+ и Fe 2+ , которые действуют как минеральные добавки для лечения гипокальциемии, гипомагниемии и анемии, соответственно. Наконец, продукты окислительного метаболизма глюконовой кислоты могут быть получены путем региоселективного окисления дегидрогеназами некоторых штаммов Gluconobacter .Например, 5-кетоглюконат, сырье, применимое для производства винной кислоты, и 2-кетоглюконат получают из глюконовой кислоты штаммами G. oxydans ( 35 , 85 ).

Сорбоза и аскорбиновая кислота

ААВ, особенно штаммы рода Gluconobacter , которые обладают огромной окислительной способностью, могут быть использованы для окислительного превращения d-сорбита в L-сорбозу, важный промежуточный продукт в промышленном производстве l- аскорбиновая кислота (витамин С) ( 8 , 10 ).Два разных мембраносвязанных фермента играют центральную роль в продукции l-сорбозы из d-сорбита штаммами Gluconobacter . Одним из них является PQQ-зависимая глицеролдегидрогеназа, которая окисляет многие сахарные спирты, например, глицерин до дигидроксиацетона, d-глюконат до 5-кетоглюконата, d-маннит до d-фруктозы и d-арабит до d-ксилулозы. Другой фермент, окисляющий сорбитол, представляет собой флавинадениндинуклеотидзависимую сорбитолдегидрогеназу, которая катализирует региоселективное окисление d-сорбита (8, 35, 89).L-аскорбиновая кислота играет важную роль в питании человека и животных и может использоваться в качестве антиоксиданта в пищевой промышленности ( 89 ). В основном он синтезируется с помощью семистадийного процесса Райхштейна-Грюсснера с использованием d-глюкозы в качестве исходного материала. Этот процесс включает шесть химических стадий и одну стадию ферментации, которая представляет собой окисление d-сорбита до l-сорбозы, катализируемое дегидрогеназой G. oxydans ( 90 ).

Бактериальная целлюлоза

Целлюлоза представляет собой линейный гомополимер звеньев β-(1→4)-d-глюкозы, попеременно повернутых на 180° ( 91 , 92 ).Он синтезируется многими различными организмами, включая растения, водоросли и некоторые бактерии. Микробиологическое производство целлюлозы в последние годы вызывает интерес в связи с необычными свойствами и характеристиками бактериальной целлюлозы. В отличие от растительной целлюлозы, которая обычно смешивается с лигнином, гемицеллюлозой и пектином, бактериальная целлюлоза чрезвычайно чистая. Более того, как упоминалось во введении, бактериальная целлюлоза обладает многими уникальными физико-химическими и механическими свойствами, такими как высокая степень кристалличности, высокая степень полимеризации, высокая водопоглощающая и удерживающая способность, высокая прочность на растяжение, высокая эластичность и отличная биосовместимость и способность к биоразложению. 93 , 94 ).

Из-за потребности в чистой и кристаллической целлюлозе бактериальная целлюлоза представляет собой многообещающую альтернативу целлюлозе растительного происхождения и находит специфическое применение в различных отраслях промышленности. Среди многочисленных применений бактериальная целлюлоза используется в качестве гелеобразователя, стабилизатора и загустителя в пищевых продуктах или для восстановления кожи при заживлении ран и лечении ожогов, а также в протезах сердечных клапанов и искусственных кровеносных сосудах в биомедицинских и фармацевтических целях ( 94 ). – 98 ).Многие виды бактерий выделяют бактериальную целлюлозу. Тем не менее, K. xylinus является наиболее часто используемым штаммом в биосинтезе из-за его способности продуцировать относительно высокий уровень бактериальной целлюлозы из широкого спектра источников углерода и азота ( 99 ) и из-за его применимости в промышленном биосинтезе. ( 81 ).

Было высказано предположение, что в жидкой среде бактериальная целлюлоза помогает аэробным бактериям получать ограниченный запас кислорода за счет плавания клеток у поверхности.Кроме того, бактериальная целлюлоза защищает клетки организма от повреждения УФ-светом и помогает удерживать влагу, предотвращая высыхание природных субстратов, на которых растут бактерии ( 95 , 100 ). Путь производства целлюлозы из d-глюкозы с помощью K. xylinus состоит из четырех ферментативных стадий. Ферменты, участвующие в биосинтезе целлюлозы, представляют собой глюкозкиназу, фосфоглюкомутазу, уридиндифосфатглюкозопирофосфорилазу и мембраносвязанную синтазу целлюлозы ( 95 , 101 ).

Другие экзополисахариды

Хотя целлюлоза является наиболее распространенным экзополисахаридом, производимым AAB, они также способны продуцировать другие важные полисахариды, такие как леваны. Леван представляет собой разветвленный гомополимер остатков d-фруктофуранозила, содержащий β-(2→6) связи в основной цепи и β-(2→1) связи в точках ветвления. Он вырабатывается внеклеточно из субстратов на основе сахарозы различными бактериями, в том числе Gluconacetobacter , Gluconobacter , Komagataeibacter , Kozakia и Neoasaia ( 6 5 1005 102 ).Леван обладает важными биомедицинскими и функциональными пищевыми свойствами благодаря таким характеристикам, как биоразлагаемость, биосовместимость и способность образовывать наночастицы, а также пленки ( 103 ). Несколько исследований предполагают благотворное влияние левана на кишечное микробное сообщество в кишечнике сельскохозяйственных животных. Другие области применения левана включают пленки для упаковки и медицинские применения для заживления ран и обожженных тканей ( 104 ). В пищевой промышленности леван используется как эмульгатор, краситель и ароматизатор, а также как заменитель жира.Кроме того, леван обладает отличным антиоксидантным и противовоспалительным потенциалом ( 102 , 103 ). Другие микробные экзополисахариды, продуцируемые AAB, включают декстран, ацетан или ксилинан, маннан и глюконацетан ( 102 ).

НЕГАТИВНЫЕ АСПЕКТЫ ААБ

Несмотря на важность ААБ в пищевой промышленности и биотехнологических процессах, также сообщается о негативных аспектах. Например, ААВ могут действовать как загрязняющие и портящие вещества во время производства, ферментации или созревания алкогольных напитков, таких как вино, сидр и пиво, а также в воде с фруктовым вкусом и безалкогольных напитках ( 47 , 102 , 105 , 106 ), вызывающие нежелательный кислый запах и привкус в этих продуктах.Другая проблема может возникнуть в производстве уксуса, когда в ферментерах накапливается большой объем целлюлозы, в основном во время немецкого процесса, требующего постоянной очистки оператором. В органическом уксусе, в котором не используются консерванты, открытие бутылки может способствовать росту производящих целлюлозу аэробных бактерий, которые не удаляются полностью в процессе фильтрации, вызывая образование пленок на поверхности или в продукте. Даже в обычном уксусе, содержащем консерванты, это явление может иметь место (хотя и реже), если ААВ плохо удаляются при фильтрации перед розливом.Образование целлюлозных пленок в бутилированном уксусе может вызвать много жалоб со стороны потребителей из-за неприятного внешнего вида продукта. Что касается патогенов человека, связанных с ААБ, то на сегодняшний день сообщалось только о двух видах, которые могут вызывать оппортунистические инфекции человека, а именно Asaia bogorensis и Granulibacter bethesdensis ( 102 ).

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ГЕНОМОВ ААБ

Последние достижения в области молекулярных методов позволили провести полное секвенирование генома штаммов ААБ.Следовательно, в последние годы было исследовано несколько полных геномов AAB, что стало важным источником информации о фенотипических и генотипических характеристиках этих штаммов ( 102 ). Было высказано предположение, что виды AAB проявляют высокую генетическую нестабильность ( 42 , 66 ). Степень толерантности к уксусной кислоте варьирует среди штаммов ААВ. Виды, традиционно используемые в производстве уксуса, выдерживают более высокие концентрации уксусной кислоты, чем другие ААВ ( 102 ).В A. pasteurianus было высказано предположение, что толерантность к этанолу и уксусной кислоте может быть частично связана с внутренними свойствами аминокислотных последовательностей белков PQQ-ADH и ALDH. Следовательно, высокие концентрации этанола не вызывают мутаций в этих белках, а высокая консервативность двух ферментов может способствовать стабильной промышленной производительности этого штамма ( 107 ). Кроме того, высокие уровни PQQ-ADH способствуют не только усиленному производству уксусной кислоты, но и повышению устойчивости к экстремально кислотной среде ( 102 ).

G. oxydans 621H обладает исключительным потенциалом окисления различных углеводов, спиртов и других органических соединений, поскольку содержит широкий спектр мембраносвязанных дегидрогеназ, поставляющих электроны для дыхательной цепи. Как минимум 75 генов в геноме G. oxydans 621H идентифицированы как потенциальные оксидоредуктазы. Три из них ранее были охарактеризованы как мембраносвязанные хинопротеиндегидрогеназы, но многие дегидрогеназы остаются плохо описанными и имеют неизвестную субстратную специфичность.Таким образом, существенный окислительный потенциал этого организма до сих пор полностью не изучен ( 102 ).

Геномы рода Komagataeibacter еще предстоит полностью секвенировать ( 102 ). Однако предварительное секвенирование генома штаммов, выделенных из чайного гриба, показало, что в одной и той же среде могут быть получены штаммы с повышенной/пониженной способностью вырабатывать целлюлозу, а именно K. rhaeticus и K. intermedius соответственно ( 108 , 109 ).Отбор штаммов с высокой продуктивностью по целлюлозе перспективен для промышленного производства этого биополимера, учитывая, что низкий выход в основном в условиях перемешивания является ограничивающим фактором для биопродукции. Сравнительный геномный анализ K. xylinus NBRC 3288, штамма, не продуцирующего целлюлозу, с геномами штаммов, продуцирующих целлюлозу, прояснил биологическую значимость гена bcsB в производстве целлюлозы видами Komagataeibacter .В этом штамме нонсенс-мутация вызвала расщепление bcsB на GLX_25070 и GLX_25080, что повлияло на способность к синтезу целлюлозы. Эта единственная мутация предполагает, что ген bcsB необходим для производства целлюлозы видами Komagataeibacter ( 102 , 110 ).

ВЫВОДЫ

За последние десятилетия предложены новые виды и роды уксуснокислых бактерий (ААБ). Таким образом, их классификация и таксономия были предметом нескольких модификаций и обновлений, основанных на молекулярных, физиологических и биохимических характеристиках.Эти бактерии играют важную роль в биотехнологической и пищевой промышленности из-за их превосходной способности окислять этанол, сахар и сахарные спирты, а также в биосинтезе чистой и кристаллической целлюлозы, биополимера, имеющего важное промышленное применение. ААБ также используются в производстве уксуса и напитков из чайного гриба, обладающих антиоксидантными свойствами и благотворно влияющих на здоровье человека. Однако многие факторы по-прежнему влияют на выделение, выделение и подсчет штаммов ААБ из ферментированных пищевых продуктов, что требует изучения и внедрения новых технологий для этой цели.

БЛАГОДАРНОСТЬ

Авторы благодарят Государственный университет Лондрины, Бразильский национальный совет по научно-техническому развитию (CNPq) и Embrapa Tropical Agroindustry.

ССЫЛКИ

1. Трчек Й, Барья Ф. Обновления по быстрой идентификации уксуснокислых бактерий с акцентом на внутренний транскрибируемый спейсер гена 16S–23S рРНК и анализ клеточных белков с помощью масс-спектрометрии MALDI-TOF. Int J Food Microbiol. 2015;196:137–44. 10.1016/Дж.ijfoodmicro.2014.12.003 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]2. Андрес-Баррао К., Бенальи К., Чаппюи М., Ортега Перес Р., Тонолла М., Барха Ф. Быстрая идентификация уксуснокислых бактерий с помощью масс-спектрометрии MALDI-TOF. Сист Appl Microbiol. 2013;36(2):75–81. 10.1016/j.syapm.2012.09.002 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]3. Накано С., Фукая М. Анализ белков, реагирующих на уксусную кислоту у Acetobacter: молекулярные механизмы, обеспечивающие устойчивость к уксусной кислоте у уксуснокислых бактерий.Int J Food Microbiol. 2008;125(1):54–9. 10.1016/j.ijfoodmicro.2007.05.015 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]4. Фернандес-Перес Р., Торрес С., Санс С., Руис-Ларреа Ф. Быстрые молекулярные методы подсчета и таксономической идентификации уксуснокислых бактерий, ответственных за производство подводного уксуса. Eur Food Res Technol. 2010;231(5):813–9. 10.1007/s00217-010-1331-6 [CrossRef] [Google Scholar]5. Ториха М.Дж., Матео Э., Гийамон Х.М., Мас А. Идентификация и количественная оценка уксуснокислых бактерий в вине и уксусе с помощью зондов TaqMan–MGB.Пищевой микробиол. 2010;27(2):257–65. 10.1016/j.fm.2009.10.001 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]6. Йетиман АЕ, Кесмен З. Идентификация уксуснокислых бактерий в традиционном уксусе и первичном уксусе с использованием различных молекулярных методов. Int J Food Microbiol. 2015; 204:9–16. 10.1016/j.ijfoodmicro.2015.03.013 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]7. Дикшит П.К., Мохолкар В.С. Оптимизация производства 1,3-дигидроксиацетона из сырого глицерина иммобилизованным Gluconobacter oxydans MTCC 904.Биоресурсная технология. 2016; 216:1058–65. 10.1016/j.biortech.2016.01.100 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]8. Хаттори Х., Якуши Т., Мацутани М., Мунманми Д., Тояма Х., Адачи О. и др. Высокотемпературная ферментация сорбозы термотолерантным Gluconobacter frateurii CHM43 и его мутантным штаммом, адаптированным к более высокой температуре. Приложение Microbiol Biotechnol. 2012;95(6):1531–40. 10.1007/s00253-012-4005-4 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]9. Ху ZC, Лю ZQ, Чжэн YG, Шэнь YC. Производство 1,3-дигидроксиацетона из глицерина Gluconobacter oxydans ZJB09112.J Microbiol Biotechnol. 2010;20(2):340–5. [PubMed] [Google Scholar] 10. де Оливейра А.Л.Д., Сантос В., Джуниор, Лиотти Р.Г., Зилиоли Э., Спиноза В.А., Рибейро-Паес Х.Т. Изучение бактерий Gluconobacter sp.: выделение, очистка, фенотипическая и молекулярная идентификация. Food Sci Technol (Кампинас). 2010;30(1):106–12. 10.1590/S0101-20612010000100016 [CrossRef] [Google Scholar]11. Cacicedo ML, Castro MC, Servetas I, Bosnea L, Boura K, Tsafrakidou P, et al. Прогресс в бактериальных целлюлозных матрицах для биотехнологических применений.Биоресурсная технология. 2016; 213:172–80. 10.1016/j.biortech.2016.02.071 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]12. Хансен ЕС. Исследование кислотообразующих бактерий. C R Trav Lab Carlsberg. 1894; 3: 182–216. [на французском] [Google Scholar] 13. Бейеринк М.В. О видах уксуснокислых бактерий. Zentralbl Bacteriol Parasitenkd Infektionskr Hyg Abt II. 1898; 4: 209–16. [на немецком языке] [Google Scholar] 14. Виссерт Хоофт Ф. Биохимические исследования рода Acetobacter [докторская диссертация]. Делфт, Нидерланды: Делфтский технологический университет; 1925 г. (на голландском языке).[Google Академия] 15. Асаи Т. Таксономические исследования уксуснокислых бактерий и родственных окислительных бактерий, выделенных из фруктов: новая классификация окислительных бактерий. Ниппон Ногейкагаку Кайши. 1934; 10: 621–9. [на японском] 10.1271/nogeikagaku1924.10.621 [CrossRef] [Google Scholar] 16. Асаи Т. Таксономические исследования уксуснокислых бактерий и родственных окислительных бактерий, выделенных из фруктов: новая классификация окислительных бактерий. Ниппон Ногейкагаку Кайши. 1935; 11: 674–708. [на японском] 10.1271/nogeikagaku1924.11.8_674 [CrossRef] [Google Scholar] 17. Фратер Дж. Очерк систематики ацетобактерий. Сотовый. 1950; 53: 287–392. [на французском] [Google Scholar] 18. Бьюкенен RE, Гиббонс NE, редакторы. Руководство Берджи по определяющей бактериологии. Балтимор, Мэриленд, США: Williams & Wilkins Co.; 1974. [Google Scholar]19. Клинверк И., Де Вос П. Полифазная таксономия уксуснокислых бактерий: обзор применяемой в настоящее время методологии. Int J Food Microbiol. 2008;125(1):2–14. 10.1016/j.ijfoodmicro.2007.04.017 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]20.Эбнер Х., Фоллманн Х. Уксусная кислота. В: Rehm HJ, Reed G, редакторы. Биотехнология. Вайнхайм, Германия: Wiley-VCH; 1983. С. 389–407. [Google Академия] 21. Спиноза В.А. Выделение, отбор, идентификация и кинетические параметры уксуснокислых бактерий уксусной промышленности [кандидатская диссертация]. Кампинас, Бразилия: Государственный университет Кампинаса; 2002 г. (на португальском языке). [Google Академия] 22. Ямада Ю, Аида К, Уэмура Т. Распределение убихинона 10 и 9 в уксуснокислых бактериях и его связь с классификацией родов Gluconobacter и Acetobacter, особенно так называемых промежуточных штаммов.Сельскохозяйственная биохимия. 1968; 32(6):786–8. 10.1271/bbb1961.32.786 [CrossRef] [Google Scholar]23. Ямада Ю, Аида К, Уэмура Т. Ферментативные исследования окисления сахара и сахарного спирта. V. Убихинон уксуснокислых бактерий и его связь с классификацией родов Gluconobacter и Acetobacter, особенно так называемых промежуточных штаммов. J Gen Appl Microbiol. 1969; 15 (2): 181–96. 10.2323/jgam.15.181 [CrossRef] [Google Scholar]24. Ямада Ю, Кондо К. Gluconoacetobacter, новый подрод, включающий ацетатокисляющие уксуснокислые бактерии с убихиноном-10 в роду Acetobacter.J Gen Appl Microbiol. 1984;30(4):297–303. 10.2323/jgam.30.297 [CrossRef] [Google Scholar] 25. Ямада Ю, Хосино К, Исикава Т. Филогения уксуснокислых бактерий на основе частичных последовательностей 16S рибосомной РНК: возвышение подрода Glunonoacetobacter до родового уровня. Биоски Биотехнолог Биохим. 1997;61(8):1244–51. 10.1271/bbb.61.1244 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]26. Ямада Ю, Хосино К, Исикава Т. Глюконацетобактерии ном. исправл. (Gluconoacetobacter [так в оригинале]). Подтверждение публикации новых имен и новых комбинаций, ранее эффективно опубликованных за пределами IJSB.Int J Syst Bacteriol. 1998;48(1):327–8. 10.1099/00207713-48-1-327 [CrossRef] [Google Scholar]27. Ямада Й, Юкфан П. Роды и виды уксуснокислых бактерий. Int J Food Microbiol. 2008;125(1):15–24. 10.1016/j.ijfoodmicro.2007.11.077 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]28. Ямада Ю, Юкфан П, Ву ХТЛ, Мурамацу Ю, Очайкул Д, Накагава Ю. Подразделение рода Gluconacetobacter Yamada, Hoshino and Ishikawa 1998: Предложение Komagatabacter gen. nov., для штаммов, приспособленных к группе Gluconacetobacter xylinus в α-Proteobacteria.Энн Микробиол. 2012;62(2):849–59. 10.1007/s13213-011-0288-4 [CrossRef] [Google Scholar]29. Ямада Ю., Юкфан П., Ву ХТЛ, Мурамацу Ю., Очайкул Д., Танасупават С. и др. Описание Komagataeibacter gen. nov., с предложениями новых комбинаций (Acetobacteraceae). J Gen Appl Microbiol. 2012;58(5):397–404. 10.2323/jgam.58.397 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]30. Комагата К., Иино Т., Ямада Ю. Семейство Acetobacteraceae. В: Розенберг Э., ДеЛонг Э.Ф., Лори С., Стакебрандт Э., Томпсон Ф., редакторы. Прокариоты: альфапротеобактерии и бетапротеобактерии.Берлин, Германия: Springer; 2014. С. 3–78. https://doi.org/10.1007/978-3-642-30197-1_396 [CrossRef] [Google Scholar]31. Сенгун И.Ю., Карабийикли С. Значение уксуснокислых бактерий в пищевой промышленности. Пищевой контроль. 2011;22(5):647–56. 10.1016/j.foodcont.2010.11.008 [CrossRef] [Google Scholar]32. Ван Б, Шао И, Чен Ф. Обзор механизмов устойчивости к уксусной кислоте у уксуснокислых бактерий. World J Microbiol Biotechnol. 2015;31(2):255–63. 10.1007/s11274-015-1799-0 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]33.Adachi O, Ano Y, Toyama H, Matsushita K. Биоокисление с помощью PQQ- и FAD-зависимых дегидрогеназ. В: Шмид Р.Д., Урлахер В.Б., ред. Современное биоокисление: ферменты, реакции и приложения. Вайнхайм, Германия: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA; 2007. https://doi.org/10.1002/9783527611522.ch2 [CrossRef] [Google Scholar]34. Chen Y, Bai Y, Li D, Wang C, Xu N, Wu S и др. Корреляция между устойчивостью к этанолу и характеристиками PQQ-зависимого АДГ у уксуснокислых бактерий. Eur Food Res Technol.2016;242(6):837–47. 10.1007/s00217-015-2589-5 [CrossRef] [Google Scholar]35. Сайчана Н., Мацусита К., Адачи О., Фребор И., Фребортова Дж. Уксуснокислые бактерии: группа бактерий с универсальным биотехнологическим применением. Биотехнология Adv. 2015; 33 (6 ч. 2): 1260–71. 10.1016/j.biotechadv.2014.12.001 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]36. Якуши Т., Мацусита К. Алкогольдегидрогеназа уксуснокислых бактерий: структура, механизм действия и применение в биотехнологии. Приложение Microbiol Biotechnol.2010;86(5):1257–65. 10.1007/s00253-010-2529-z [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]37. Андрес-Баррао С., Саад М.М., Чаппюи М.Л., Боффа М., Перре Х., Ортега Перес Р. и др. Анализ протеома Acetobacter pasteurianus во время уксуснокислого брожения. J Протеомика. 2012;75(6):1701–17. 10.1016/j.jprot.2011.11.027 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]38. Андрес-Баррао С., Саад М.М., Феррете Э.К., Браво Д., Чаппуис М.Л., Ортега Перес Р. и др. Метапротеомика и ультраструктурная характеристика Komagataeibacter spp.занимается производством высококислотного спиртового уксуса. Пищевой микробиол. 2016;55:112–22. 10.1016/j.fm.2015.10.012 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]39. Гулло М., Верзеллони Э., Канонико М. Аэробная глубинная ферментация уксуснокислыми бактериями для производства уксуса: технологические и биотехнологические аспекты. Процесс биохим. 2014;49(10):1571–159. 10.1016/j.procbio.2014.07.003 [CrossRef] [Google Scholar]40. Распор П, Горанович Д. Биотехнологические применения уксуснокислых бактерий. Критический обзор биотехнологий. 2008;28(2):101–24.10.1080/07388550802046749 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]41. Мас А., Ториха М.Дж., Гарсия-Паррилья М.С., Тронкосо А.М. Уксуснокислые бактерии и производство и качество винного уксуса. Журнал «Научный мир». 2014;2014:394671. 10.1155/2014/394671 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]42. Андрес-Баррао К., Фальке Л., Кальдерон-Копете С.П., Дескомб П., Ортега Перес Р., Барха Ф. Геномные последовательности высокорезистентных к уксусной кислоте бактерий Gluconacetobacter europaeus LMG 18890T и G. europaeus LMG 18494 (эталонные штаммы), G.europaeus 5P3 и Gluconacetobacter oboediens 174Bp2 (выделенные из уксуса). J Бактериол. 2011;193(10):2670–1. 10.1128/JB.00229-11 [бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]43. Трчек Ю., Махнич А., Рупник М. Разнообразие микробиоты, участвующей в производстве вина и органического яблочного уксуса погруженным в воду, как показано с помощью анализа DHPLC и секвенирования нового поколения. Int J Food Microbiol. 2016; 223:57–62. 10.1016/j.ijfoodmicro.2016.02.007 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]44. Песня НЭ, Чо СХ, Байк СХ.Микробное сообщество, биохимические и физиологические свойства традиционного корейского уксуса из черной малины (Robus coreanus Miquel). J Sci Food Agric. 2016;96(11):3723–30. 10.1002/jsfa.7560 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]45. Адачи О, Миягава Э, Синагава Э, Мацусита К, Амеяма М. Очистка и свойства дисперсной алкогольдегидрогеназы из Acetobacter aceti. Сельскохозяйственная биохимия. 1978;42(12):2331–40. 10.1271/bbb1961.42.2331 [CrossRef] [Google Scholar]46. Адачи О, Таяма К, Шинагава Э, Мацусита К, Амеяма М.Очистка и характеристика алкогольдегидрогеназы в виде твердых частиц из Gluconobacter suboxydans. Сельскохозяйственная биохимия. 1978;42(11):2045–56. 10.1271/bbb1961.42.2045 [CrossRef] [Google Scholar]47. Бартовски Э.Дж., Хеншке П.А. Порча красных вин в бутылках уксуснокислыми бактериями — Обзор. Int J Food Microbiol. 2008;125(1):60–70. 10.1016/j.ijfoodmicro.2007.10.016 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]48. Сиверс М., Свингс Дж. Семья II. Ацетобактерии. В: Brenner DJ, Krieg NR, Staley JT, Garrity GM, редакторы.Руководство Берджи® по систематической бактериологии, том. 2, Протеобактерии. Часть C, Альфа-, бета-, дельта- и эпсилонпротеобактерии. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: Springer; 2005. С. 41–95. [Google Академия] 49. Вегас С., Матео Э., Гонсалес А., Хара С., Гийамон Дж. М., Поблет М. и др. Динамика численности уксуснокислых бактерий при традиционном производстве винного уксуса. Int J Food Microbiol. 2010;138(1–2):130–6. 10.1016/j.ijfoodmicro.2010.01.006 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]50. Гулло М., Каджа С., Де Веро Л., Джудичи П.Характеристика уксуснокислых бактерий в «традиционном бальзамическом уксусе». Int J Food Microbiol. 2006;106(2):209–12. 10.1016/j.ijfoodmicro.2005.06.024 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]51. Клинверк И., Камю Н., Энгельбин К., Де Винтер Т., Вандемеулеброкке К., Де Вос П. и др. Acetobacter ganensis sp. nov., новая уксуснокислая бактерия, выделенная в результате традиционной кучной ферментации ганских какао-бобов. Int J Syst Evol Microbiol. 2007; 57: 1647–52. 10.1099/ijs.0.64840-0 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]52.Карр Дж. Методы идентификации уксуснокислых бактерий. В: Гиббс Б.М., Шэптон Д.А., редакторы. Методы идентификации для микробиологов. Лондон, Великобритания: Academic Press; 1968. С. 1–8. [Google Академия]53. Чирильяно МС. Селективная среда для выделения и дифференциации Gluconobacter и Acetobacter. Дж. Пищевая наука. 1982;47(3):1038–109. 10.1111/j.1365-2621.1982.tb12782.x [CrossRef] [Google Scholar]54. Клинверк И., Де Вахтер М., Гонсалес А., Де Вюйст Л., Де Вос П. Дифференциация видов семейства Acetobacteraceae с помощью ДНК-фингерпринтинга AFLP: Gluconacetobacter kombuchae является более поздним гетеротипическим синонимом Gluconacetobacter hansenii.Int J Syst Evol Microbiol. 2009; 59 (часть 7): 1771–86. 10.1099/ijs.0.005157-0 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]55. Ву Дж.Дж., Ма Ю.К., Чжан Ф.Ф., Чен Ф.С. Биоразнообразие дрожжей, молочнокислых и уксуснокислых бактерий при брожении «выдержанного уксуса Шаньси», традиционного китайского уксуса. Пищевой микробиол. 2012;30(1):289–97. 10.1016/j.fm.2011.08.010 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]56. Энтани Э., Омори С., Масаи Х., Сусуки К.И. Acetobacter polyoxogenes sp. nov., новый вид уксуснокислых бактерий, используемый для производства уксуса с высокой кислотностью.J Gen Appl Microbiol. 1985;31(5):475–90. 10.2323/jgam.31.475 [CrossRef] [Google Scholar]57. Хестрин С., Шрамм М. Синтез целлюлозы Acetobacter xylinum. 2. Получение лиофилизированных клеток, способных полимеризовать глюкозу в целлюлозу. Биохим Дж. 1954;58(2):345–52. 10.1042/bj0580345 [бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]58. Гулло М., Джудичи П. Уксуснокислые бактерии в традиционном бальзамическом уксусе: фенотипические признаки, важные для выбора стартовых культур. Int J Food Microbiol.2008;125(1):46–53. 10.1016/j.ijfoodmicro.2007.11.076 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]59. Соколлек С.Дж., Хаммес В.П. Описание приготовления закваски для уксусного брожения. Сист Appl Microbiol. 1997;20(3):481–91. 10.1016/S0723-2020(97)80017-3 [CrossRef] [Google Scholar]60. Омори С., Масаи Х., Арима К., Беппу Т. Выделение и идентификация уксуснокислых бактерий для глубинного уксуснокислого брожения при высокой температуре. Сельскохозяйственная биохимия. 1980;44(12):2901–6. 10.1080/00021369.1980.10864432 [CrossRef] [Google Scholar] 61.Фугельсанг К.С., Эдвардс К.Г. Винная микробиология: практические приложения и процедуры. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: Springer; 2007. [Google Scholar]62. Гу Дж., Кэтчмарк Дж. М. Влияние гемицеллюлоз и пектина на сферическую сборку бактериальной целлюлозы. Карбогидр Полим. 2012;88(2):547–57. 10.1016/j.carbpol.2011.12.040 [CrossRef] [Google Scholar]63. Окумура Х., Уодзуми Т., Беппу Т. Биохимическая характеристика спонтанных мутантов Acetobacter aceti, дефицитных по окислению этанола. Сельскохозяйственная биохимия. 1985;49(8):2485–7.10.1271/bbb1961.49.2485 [CrossRef] [Google Scholar]64. Шрамм М., Хестрин С. Факторы, влияющие на образование целлюлозы на границе воздух/жидкость культурой Acetobacter xylinum. J Gen Microbiol. 1954; 11: 123–129. 10.1099/00221287-11-1-123 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]65. Валла С., Кьосбаккен Дж. Целлюлозоотрицательные мутанты Acetobacter xylinum. J Gen Appl Microbiol. 1982; 128:1401–8. 10.1099/00221287-128-7-1401 [CrossRef] [Google Scholar]66. Адзума Ю., Хосояма А., Мацутани М., Фуруя Н., Хорикава Х., Харада Т. и др.Полногеномный анализ выявляет генетическую нестабильность Acetobacter pasteurianus. Нуклеиновые Кислоты Res. 2009;37(17):5768–83. 10.1093/nar/gkp612 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]67. Гонсалес А., Гийамон Х.М., Мас А., Поблет М. Применение молекулярных методов для рутинной идентификации уксуснокислых бактерий. Int J Food Microbiol. 2006;108(1):141–6. 10.1016/j.ijfoodmicro.2005.10.025 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]68. Трчек Ю., Распор П. Молекулярная характеристика кислых уксуснокислых бактерий, выделенных из спиртового уксуса.Пищевая технология Биотехнология. 1999;37(2):113–6. [Google Академия] 69. Де Веро Л., Джудичи П. Родоспецифический профиль уксуснокислых бактерий с помощью 16S rDNA PCR-DGGE. Int J Food Microbiol. 2008;125(1):96–101. 10.1016/j.ijfoodmicro.2007.02.029 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]70. Франке-Уиттл И.Х., О’Ши М.Г., Леонард Г.Дж., Слай Л.И. Дизайн, разработка и использование молекулярных праймеров и зондов для обнаружения видов Gluconacetobacter в розовом мучнистом червеце сахарного тростника. Микроб Экол. 2005;50(1):128–39. 10.1007/s00248-004-0138-z [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]71.Сиверс М., Шлегель Х.Г., Кабальеро-Мелладо Дж., Доберейнер Дж., Людвиг В. Филогенетическая идентификация двух основных азотфиксирующих бактерий, ассоциированных с сахарным тростником. Сист Appl Microbiol. 1998;21(4):505–8. 10.1016/S0723-2020(98)80062-3 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]72. Тойбер М., Сиверс М., Андресен А. Характеристика микрофлоры погружных ферментеров уксуса с высокой кислотностью по различным плазмидным профилям. Биотехнологическая лат. 1987;9(4):265–8. 10.1007/BF01027161 [CrossRef] [Google Scholar]73. Ву Дж., Гулло М., Чен Ф.С., Джудичи П.Разнообразие штаммов Acetobacter pasteurianus, выделенных в результате твердофазной ферментации зерновых уксусов. Карр микробиол. 2010;60(4):280–6. 10.1007/s00284-009-9538-0 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]74. Гонсалес А., Йерро Н., Поблет М., Мас А., Гийамон Х.М. Подсчет и обнаружение уксуснокислых бактерий методами ПЦР в реальном времени и гнездовой ПЦР. FEMS Microbiol Lett. 2006; 254(1):123–8. 10.1111/j.1574-6968.2005.000011.x [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]75. Баэна-Руано С., Хименес-От К., Сантос-Дуэньяс И.М., Кантеро-Морено Д., Барха Ф., Гарсия-Гарсия И.Экспресс-метод определения общего количества жизнеспособных и нежизнеспособных уксуснокислых бактерий в процессе ацетификации. Процесс биохим. 2006;41(5):1160–4. 10.1016/j.procbio.2005.12.016 [CrossRef] [Google Scholar]76. Меса М.М., Масиас М., Кантеро Д., Барха Ф. Использование метода прямого эпифлуоресцентного фильтра для подсчета жизнеспособных и общих уксуснокислых бактерий в результате ферментации уксуса. J Флуоресц. 2003;13(3):261–5. 10.1023/A:10250
265 [CrossRef] [Google Scholar]77. Чен Кью, Лю А, Чжао Дж, Оуян Кью, Сунь Зи, Хуан Л.Мониторинг уксусно-уксусной ферментации с использованием массива колориметрических датчиков. Приводы Sens B Chem. 2013; 183: 608–16. 10.1016/j.snb.2013.04.033 [CrossRef] [Google Scholar]78. Будак Н.Х., Айкин Э., Сейдим А.С., Грин А.К., Гузель-Сейдим З.Б. Функциональные свойства уксуса. Дж. Пищевая наука. 2014;79(5):R757–64. 10.1111/1750-3841.12434 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]79. Маркес ФПП, Спиноза В., Фернандес К.Ф., де Соуза Кастро К.Ф., Кальяри М. Характеристика качества и идентичность товарного фруктового и овощного уксуса (уксусно-кислого брожения).Food Sci Technol (Кампинас). 2010;30(1):119–26. 10.1590/S0101-20612010000500019 [CrossRef] [Google Scholar]80. Du XJ, Jia SR, Yang Y, Wang S. Последовательность генома Gluconacetobacter sp. штамм SXCC-1, выделенный из закваски китайского уксуса. J Бактериол. 2011;193(13):3395–6. 10.1128/JB.05147-11 [бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]81. Валера М.Дж., Тория М.Дж., Мас А., Матео Э. Уксуснокислые бактерии из биопленки клубничного уксуса, визуализированные под микроскопом и обнаруженные с помощью дополнительных культурально-зависимых и культурально-независимых методов.Пищевой микробиол. 2015; 46: 452–62. 10.1016/j.fm.2014.09.006 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]82. Марш А.Дж., О’Салливан О., Хилл С., Росс Р.П., Коттер П.Д. Последовательный анализ бактериального и грибкового состава нескольких образцов чайного гриба (чайного гриба). Пищевой микробиол. 2014; 38:171–178. 10.1016/j.fm.2013.09.003 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]83. Нгуен Н.К., Нгуен П.Б., Нгуен Х.Т., Ле П.Х. Скрининг оптимального соотношения симбиоза между выделенными штаммами дрожжей и уксуснокислых бактерий из традиционной чайного гриба для высокого уровня продукции глюкуроновой кислоты.Лебенсм Висс Технол. 2015;64(2):1149–55. 10.1016/j.lwt.2015.07.018 [CrossRef] [Google Scholar]84. Айед Л., Абид С.Б., Хамди М. Разработка напитка из сока красного винограда, сброженного консорциумом чайного гриба. Энн Микробиол. 2017;67(1):111–21. 10.1007/s13213-016-1242-2 [CrossRef] [Google Scholar]85. Каньете-Родригес А.М., Сантос-Дуэньяс И.М., Хименес-Орнеро Х.Е., Эренрайх А., Либл В., Гарсия-Гарсия И. Глюконовая кислота: свойства, методы производства и применение. Прекрасная возможность для биовалоризации побочных продуктов и отходов агропромышленного комплекса.Процесс биохим. 2016;51(12):1891–903. 10.1016/j.procbio.2016.08.028 [CrossRef] [Google Scholar]86. Pronk JT, Levering PR, Olijve W, van Dijken JP. Роль НАДФ-зависимой и хинопротеиновой глюкозодегидрогеназ в продукции глюконовой кислоты Gluconobacter oxydans. Ферментная микробная технология. 1989;11(3):160–4. 10.1016/0141-0229(89)-6 [CrossRef] [Google Scholar]87. Сайнс Ф., Наварро Д., Матео Э., Ториха М.Дж., Мас А. Сравнение продукции d-глюконовой кислоты у выбранных штаммов уксуснокислых бактерий. Int J Food Microbiol.2016; 222:40–7. 10.1016/j.ijfoodmicro.2016.01.015 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]88. Мунир М., Шафии Р., Зармерхоршид Р., Хамуда А., Алауи М.И., Тонарт П. Одновременное образование уксусной и глюконовой кислот термотолерантным штаммом Acetobacter при уксуснокислом брожении в биореакторе. J Biosci Bioeng. 2016;121(2):166–71. 10.1016/j.jbiosc.2015.06.005 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]89. Деппенмайер У., Хоффмайстер М., Пруст С. Биохимия и биотехнологические применения штаммов Gluconobacter.Приложение Microbiol Biotechnol. 2002;60(3):233–42. 10.1007/s00253-002-1114-5 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]90. Де Мюйнк С., Перейра К.С., Нэссенс М., Парментье С., Сутарт В., Вандамм Э.Дж. Род Gluconobacter oxydans: всесторонний обзор биохимии и биотехнологических применений. Критический обзор биотехнологий. 2007;27(3):147–71. 10.1080/07388550701503584 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]92. Matthews JF, Bergenstråhle M, Beckham GT, Himmel ME, Nimlos MR, Brady JW, et al. Поведение целлюлозы при высоких температурах I.J Phys Chem B. 2011;115(10):2155–66. 10.1021/jp1106839 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]93. Линь С.П., Хуан Ю.Х., Хсу К.Д., Лай Ю.Дж., Чен Ю.К., Ченг К.С. Выделение и идентификация штамма Komagataeibacter intermedius, продуцирующего целлюлозу, из ферментированного фруктового сока. Карбогидр Полим. 2016; 151:827–33. 10.1016/j.carbpol.2016.06.032 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]94. Мохаммадказеми Ф., Азин М., Ашори А. Производство бактериальной целлюлозы с использованием различных источников углерода и питательных сред. Карбогидр Полим.2015;117:518–23. 10.1016/j.carbpol.2014.10.008 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]95. Donini IAN, de Salvi DTB, Fukumoto FK, Lustri WR, da Silva Barud HS, Marchetto R, et al. Биосинтез и последние достижения в производстве бактериальной целлюлозы. Эклет Ким. 2010;35(4):165–78. 10.1590/S0100-46702010000400021 [CrossRef] [Google Scholar]96. Раджваде Дж. М., Пакникар К. М., Кумбхар Дж. В. Применение бактериальной целлюлозы и ее композитов в биомедицине. Приложение Microbiol Biotechnol. 2015;99(6):2491–511. 10.1007/s00253-015-6426-3 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]97. Ши Зи, Чжан И, Филлипс Г.О., Ян Г. Утилизация бактериальной целлюлозы в пищу. Пищевой гидроколл. 2014; 35: 539–45. 10.1016/j.foodhyd.2013.07.012 [CrossRef] [Google Scholar]98. Улла Х., Вахид Ф., Сантос Х.А., Хан Т. Достижения в биомедицинских и фармацевтических применениях функциональных нанокомпозитов на основе бактериальной целлюлозы. Карбогидр Полим. 2016; 150:330–52. 10.1016/j.carbpol.2016.05.029 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]99. Куо Ч., Чен Дж. Х., Лю Б. К., Ли К. К.Использование ацетатного буфера для улучшения продукции бактериальной целлюлозы Gluconacetobacter xylinus. Пищевой гидроколл. 2016; 53:98–103. 10.1016/j.foodhyd.2014.12.034 [CrossRef] [Google Scholar] 100. Уильямс В.С., Кэннон Р.Э. Альтернативные экологические роли целлюлозы, продуцируемой Acetobacter xylinum. Appl Environ Microbiol. 1989;55(10):2448–52. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]102. Сенгун И.Ю., редактор. Уксуснокислые бактерии: основы и пищевые применения. Бока-Ратон, Флорида, США: CRC Press; 2017.[Google Академия] 103. Шрикант Р., Сиддарта Г., Редди ЧССС, Хариш Б.С., Рамайя М.Дж., Уппулури К.Б. Антиоксидантный и противовоспалительный леван, полученный из Acetobacter xylinum NCIM2526, и его статистическая оптимизация. Карбогидр Полим. 2015; 123:8–16. 10.1016/j.carbpol.2014.12.079 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]104. Онер Э.Т., Эрнандес Л., Комби Дж. Обзор полисахарида левана: от векового опыта к будущим перспективам. Биотехнология Adv. 2016;34(5):827–44. 10.1016/j.biotechadv.2016.05.002 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]105.Мур Дж. Э., МакКалмонт М., Сюй Дж., Миллар Б. С., Хини Н. Asaia sp., необычный организм, вызывающий порчу бутилированной воды с фруктовым вкусом. Appl Environ Microbiol. 2002;68(8):4130–1. 10.1128/AEM.68.8.4130-4131.2002 [бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]106. Крегиел Д., Джеймс С.А., Ригала А., Берловска Дж., Антолак Х., Павликовска Е. Консорциумы, образованные дрожжами и уксуснокислыми бактериями Asaia spp. в безалкогольных напитках. Антони ван Левенгук. 2018;111(3):373–83. 10.1007/s10482-017-0959-7 [бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]107.Jia B, Chun BH, Cho GY, Kim KH, Moon JY, Yeo SH и др. Полные последовательности генома двух штаммов Acetobacter pasteurianus, продуцирующих уксусную кислоту (подвид восходящего LMG 1590 T и подвид paradoxus LMG 1591 T ). Фронт Биоэнг Биотехнолог. 2017;5:33. 10.3389/fbioe.2017.00033 [бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]108. Дос Сантос Р.А., Берретта А.А., да Силва Баруд Х., Лима Рибейро С.Дж., Гонсалес-Гарсия Л.Н., Цукки Т.Д. и др. Проект последовательности генома штамма AF1 Komagataeibacter rhaeticus, высокопроизводительного целлюлозы, выделенного из чая чайного гриба.Объявление генома. 2014;2(4):e00731–14. 10.1128/genomeA.00731-14 [бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]109. Дос Сантос Р.А., Берретта А.А., да Силва Баруд Х., Лима Рибейро С.Дж., Гонсалес-Гарсия Л.Н., Цукки Т.Д. и др. Черновая последовательность генома штамма AF2 Komagataeibacter intermedius, производителя целлюлозы, выделенного из чайного гриба. Объявление генома. 2015;3(6):e01404–15. 10.1128/genomeA.01404-15 [бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]110. Огино Х., Адзума Ю., Хосояма А., Наказава Х., Мацутани М., Хасэгава А. и др.Полная последовательность генома NBRC 3288, уникального штамма Gluconacetobacter xylinus, не продуцирующего целлюлозу, выделенного из уксуса. J Бактериол. 2011;193(24):6997–8. 10.1128/JB.06158-11 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Крупномасштабный полногеномный анализ связывает молочнокислые бактерии из пищи с кишечным микробиомом

Крупномасштабный метаанализ пищевых продуктов и микробиомы человека

Мы провели крупномасштабный мета-анализ микробиомов из пищевых источников и участков тела человека, чтобы изучить распространенность и разнообразие видов молочнокислых бактерий в микробиоме человека и их совпадение с видами и штаммами, обнаруженными в пищевых продуктах.Для достижения этой цели мы рассмотрели 303 пищевых метагенома (152 общедоступных и 151 полученный в этом исследовании) (11 наборов данных; таблица 1 и дополнительные данные 1), которые мы курировали в этом исследовании и которые соответствовали различным типам ферментированных продуктов и напитков . 8,9,10,11,12,13,14 . Кроме того, мы рассмотрели 9445 метагеномов человека из 47 общедоступных наборов данных, охватывающих несколько участков тела (84% из кишечника), возрастные категории, страны и образ жизни, которые мы получили из недавних метаанализов 15,16 .

Таблица 1. Сводка проанализированных наборов метагеномных данных о пищевых продуктах.

Переменная распространенность молочнокислых бактерий в кишечнике человека

Мы рассмотрели референсные таксономические профили 17 всех 9445 метагеномов человека 15,16 (см. «Методы») и сосредоточились в этом исследовании конкретно на видах молочнокислых бактерий (дополнительные данные). 2). Выявлено 152 вида, относящихся к отряду Lactobacillales, встречающихся хотя бы в одном из метагеномов с относительной численностью >0,01%. Среди них мы идентифицировали 70 видов, принадлежащих к группе LAB, и ограничили следующий анализ 30 из них, имеющими распространенность >0.1% в кишечнике человека (см. «Методы»). Они представлены в основном видами (охватывающими роды Lactobacillus , Lactococcus , Leuconostoc , Streptococcus и Weissella ) потенциального пищевого происхождения, включая бактерии, встречающиеся в пробиотических добавках, в дополнение к видам, обычно не имеющим пищевого происхождения. как Lactobacillus mucosae , Lactobacillus ruminis и Lactobacillus salivarius (рис. 1). Двумя наиболее распространенными видами в кишечнике были Streptococcus thermophilus (распространенность 31.2%, т. е. присутствует в относительной численности > 0,01% в 31,2% метагеномов кишечника) и Lactococcus lactis (16,3%), оба обычно встречаются в молочных продуктах (рис. 1, дополнительный рисунок 1 и дополнительные данные 3). ). Множественные виды Lactobacillus преимущественно пищевого происхождения были обнаружены с меньшей распространенностью (3–5%) и включали Lactobacillus casei/paracasei , Lactobacillus delbrueckii , Lactobacillus fermentum и Lactobacillus rhamnosusus.Бактерии непищевого происхождения также были идентифицированы на значительных уровнях, таких как Lb. ruminis (11,0%), фунт. salivarius (4,7%) и Lb. слизистые (4,0%). Хотя распространенность была изменчивой, средняя относительная численность (рассчитанная только на положительных образцах) отдельных видов, как правило, была довольно низкой (<2%), включая случай двух наиболее распространенных видов S. thermophilus (0,6%) и Lc. lactis (0,4%). Исключения (отн. аб. >2%) были подтверждены для Lactobacillus amylovorus , Lactobacillus brevis и Lactobacillus buchneri , которые, однако, встречались редко (пред.<1%).

Рис. 1: Средняя распространенность видов молочнокислых бактерий в микробиомах человека и пищевых продуктов.

Мы сообщаем о 30 видах молочнокислых бактерий с распространенностью >0,1% в кишечнике человека. Значения получены из 9445 общедоступных метагеномов человека и стратифицированы по множеству состояний хозяина (т. е. местонахождению тела, возрастной категории, западному образу жизни и континенту). Возрастная категория, прозападный образ жизни и статистика континентов относятся только к образцам стула. Результаты пищевых продуктов получены из 303 пищевых метагеномов.Числа и p -значения (критерий Фишера, коррекция частоты ложных открытий) на дополнительных рисунках. 1–4 и дополнительные данные 4. Относительная численность в дополнительных данных 2 и 3. 2 и Дополнительные данные 4). Распространенность S. thermophilus увеличивалась от новорожденных (8,4%) до взрослых (33,7%, p  < 1e − 40) с сопоставимой средней численностью.Это может отражать увеличение потребления йогуртов и других молочных продуктов, которые могут быть источниками S. thermophilus 18 . Аналогичная картина наблюдалась для Lb. delbrueckii ( p  < 1e − 10) и виды непищевого происхождения Lb. mucosae ( p  < 1e − 10), Lb. ruminis ( p  < 1e − 20) и Lb. salivarius ( p  < 1e − 10), что предполагает их колонизацию кишечника в более позднем возрасте.Также Lc. lactis имел более высокую распространенность у взрослых (15,8%), чем у новорожденных (8,6%, p  < 1e − 6), с его обнаружением только в одной когорте младенцев из Эстонии, Финляндии и России 19 . Другие лактобациллы были более распространены и многочисленны у новорожденных, например, Lb. Casei / Paracasei ( P <1e - 20 относительно взрослых), Lactobacillus Gasseri ( P <1e - 7), Lactobacillus Plantarum ( P <1e - 4) и фунт.rhamnosus ( p  < 1e − 70). Эти виды также были обнаружены в грудном молоке человека 20 , что позволяет предположить их возможную передачу от матери ребенку через грудное вскармливание, как сообщалось ранее для Lb. подошвенный 21 . Примечательно, что не было обнаружено вертикальной передачи этих видов с других участков тела матери 22 .

В целом, мы обнаружили, что молочнокислые бактерии являются субдоминантным компонентом кишечного микробиома, хотя некоторые виды внесли заметный вклад.В частности, мы определили 21 молочнокислую бактерию, встречающуюся с распространенностью> 1%, и 18 с относительной распространенностью> 0,5% при обнаружении в кишечнике. Разумно предположить, что эти виды могут быть краткосрочными или долгосрочными колонизаторами человеческого микробиома.

Возникновение и численность молочнокислых бактерий связаны с образом жизни

Затем мы стратифицировали метагеномы кишечника с точки зрения образа жизни хозяина (рис. 1, дополнительная рис. 3 и дополнительные данные 4), что выявило различия в распространенности и распространенности между западными и неевропеизированные популяции нескольких видов.Более высокая распространенность в западном населении наблюдалась для шести лактобацилл, в основном пищевого происхождения, таких как Lactobacillus acidophilus ( p  < 1e - 6), Lb. casei/paracasei ( p  < 1e − 4), Lb. delbrueckii ( p  < 0,01), Lb. gasseri ( p  < 1e − 6), Lb. rhamnosus ( p  < 1e − 9) и Lactobacillus sayi ( p  < 1e − 3). Напротив, фунт.mucosae ( p  < 1e − 8) и Lb. ruminis ( p  < 1e − 100), которые не встречаются в пище, были более распространены в неевропеизированных когортах. Несмотря на различные закономерности с точки зрения распространенности, все лактобациллы были в среднем более распространены в западном населении. Среди других родов S. thermophilus был широко распространен в вестернизированных когортах ( p  < 1e − 50). Высшая распространенность в независимой группе наблюдалась для Lactococcus Garvieae ( P <1 - E30) в дополнение к множеству гетероферементирующих видов, таких как Leuconostoc Citreum ( P <1E - 70), Leuconostoc Lactis ( P <1E - 60), Weissella CIBARIA ( P <1E - 10), а Вейсселла CONTUSA ( P <1E - 100), которая соответствует их широко распространенной распространенности в сыром овощах 23 , которые, вероятно, потребляются такими группами населения.Фактически, незападные популяции обычно придерживаются рациона и образа жизни охотников-собирателей, которые, как известно, характеризуются высоким потреблением клубней, костянок, корней и фруктов 24,25 . Действительно, также сообщалось, что !кунг и хадза, две незападноафриканские популяции, по-прежнему получают 60–80% и 50–65% своего рациона из растительной пищи, соответственно 26 .

Далее мы сгруппировали метагеномы по принимающей стране происхождения (см. «Методы») и выявили более тонкие географические вариации (рис.1 и дополнительный рис. 4). В целом лактобациллы, связанные с пищевыми продуктами, были наиболее распространены и многочисленны в Европе, в меньшей степени в Азии и Северной Америке и почти отсутствовали в Китае (он отличается от других азиатских стран из-за большого размера выборки) и в неевропеизированных странах. населения. Более высокая распространенность в европейских когортах была значимой ( p  < 0,05) для Lb. casei/paracasei (8,0%), фунт. delbrueckii (6,6%, с аналогичным значением в Азии) и Lb.рамнозус (7,1%). Исключения составляли фунт. gasseri , имеющий сопоставимую распространенность на континентах, включая западные когорты, и Lb. fermentum , более распространенный в Северной Америке, Южной Америке и Китае, причем последнее наблюдение согласуется с его широким распространением в китайских ферментированных пищевых продуктах 27 . Непищевые лактобактерии не были распространены в Европе. фунт. mucosae показал высокую распространенность (> 10%) в Африке, Китае и Южной Америке с сопоставимой распространенностью по всему миру.Аналогичная тенденция была подтверждена для фунта. ruminis , хотя и с более высокой распространенностью в неевропеизированных когортах, тогда как присутствие Lb. salivarius был характерен для населения Китая ( p  < 0,01). Среди других родов Lc. lactis показал высокую распространенность по всему земному шару (от 11,5% в Африке до 44,4% в Южной Америке), за единственным исключением Китая (1,7%). S. thermophilus достигла высокой распространенности в Азии (41.5%), Европе (39,6%) и Северной Америке (28,1%), но был гораздо менее распространен в китайских (5,6%) и непрозападных (<3%) когортах.

Виды МКБ из пищи лишь частично совпадают с видами из кишечника

Мы установили связи на уровне генома между микроорганизмами, населяющими микробиом человека, и микроорганизмами, обнаруженными в пище, путем интеграции геномов, реконструированных из набора 9445 метагеномов человека, с геномами из набора 303 метагенома пищевых продуктов, которые мы создали, собрали и курировали в этой работе (таблица 1 и дополнительные данные 1).В частности, мы рассмотрели 303 метагеномных образца, охватывающих 11 наборов данных и полученных из разных видов сыра ( N  = 191), ферментированных пищевых продуктов ( N  = 58), нуну ( N  = 20), молочного кефира ( N  = 18), йогурты и БАДы ( N  = 16). Мы применили проверенный вычислительный конвейер 16,28 , который сочетал сборку одного метагенома, объединение контигов и контроль качества генома для реконструкции геномов, собранных в метагеноме de novo (MAG), из набора пищевых метагеномов (см. «Методы»).Мы создали в общей сложности 666 MAG пищевых продуктов (полнота > 50% и загрязнение < 5%) достаточного качества в соответствии с предыдущими рекомендациями 29 . Эти MAG из пищи были интегрированы с набором из 154 723 MAG, которые мы извлекли из 9445 метагеномов человека с использованием того же сборочного конвейера 16 , и с набором из 193 078 эталонных геномов (доступно в GenBank по состоянию на март 2019 г.). В результате было получено в общей сложности 348 467 геномов, которые были сгруппированы с 5% генетическим расстоянием на основании оценки сходства нуклеотидов всего генома и резюмированы в ячейках генома на уровне видов (SGBs, т.е., кластеры геномов, охватывающие 5% генетического разнообразия, см. «Методы»). 666 пищевых MAG были сгруппированы в 171 SGB (дополнительные данные 5 и 6), которые мы обсуждаем ниже на основе их присутствия в образцах пищевых продуктов и кишечнике человека (рис. 2a, b).

Рис. 2: Микробные геномы, реконструированные из пищевых метагеномов.

a Наиболее распространенные бины генома на уровне вида (SGB) в 666 MAG, реконструированных из 303 пищевых метагеномов и перекрывающихся с MAG человека (т. е. обнаруженных по крайней мере в одном из 154 723 MAG человека).Цифры в скобках представляют идентификаторы SGB. b Наиболее распространенные пищевые SGB, не пересекающиеся с MAG человека. kSGB обозначают SGB по крайней мере с одним эталонным микробным геномом, тогда как fSGB идентифицируют вновь собранные SGB только из пищевых метагеномов. Оси X для a и b представлены в логарифмическом масштабе. c Доля эталонных геномов по типу источника для 30 выбранных видов молочнокислых бактерий, сгруппированных по родам (тот же график на уровне видов представлен на дополнительном рис.6). Исходные данные в дополнительных данных 6 и 7.

Большинство пищевых MAG (349, 52,4%) принадлежали SGB, также обнаруженным в кишечнике человека, причем 265 из них связаны с двадцатью из тридцати видов LAB, обсуждавшихся ранее (рис. 2a). верхняя панель и дополнительный рис. 5). Наиболее реконструированным из пищевых источников видом был Lc. lactis ( N  = 90 MAG), при этом 86 MAG экстрагированы из сыра. С S. thermophilus ассоциировано 60 MAG, большинство из которых реконструировано из сыра и йогурта, а пять дополнительных геномов извлечены из различных ферментированных продуктов, таких как вагаси, свекольный квас, ряженка, ружья и лабне.Постоянное количество MAG также было получено из Lactobacillus helveticus (33 MAG из сыра), Lactobacillus curvatus (14 MAG из сыра и 1 из квашеной капусты), Lb. delbrueckii (11 МАГ из сыра или йогурта в дополнение к одиночным геномам из БАД и тофу), Leuconostoc mesenteroides (5 МАГ из нуну и одиночные геномы из хлебного кваса, имбирного пива, молочного кефира, свекольного кваса, ружья, и сыр), и фунт. casei/paracasei (4 МАГ из сыра, 2 МАГ из пищевых добавок и 2 МАГ из водного кефира).Мы также извлекли четыре MAG весом фунт. mucosae , типичный непищевой микроорганизм, который обычно обнаруживается в кишечнике свиней или других животных 30 и который мы вместо этого реконструировали из различных ферментированных пищевых продуктов, таких как кимчи, чайный уксус, агуша и квашеная капуста.

Мы идентифицировали 17 дополнительных SGB, не относящихся к LAB, имеющих MAG как из продуктов питания, так и из метагеномов человека, в общей сложности 84 пищевых MAG (12,6%; рис. 2a, нижняя панель) и охватывающих три типа (а именно Actinobacteria, Firmicutes и Proteobacteria).Некоторые из них могут быть микробными загрязнителями в пищевой цепи, которые могут возникать из различных источников, включая животных, корма и почву 31,32 . SGB ​​с наибольшим количеством MAG ( N  = 16) содержала геномы Streptococcus equinus и Streptococcus infantarius , двух видов, обычно обнаруживаемых в рубце 33 , но случайных патогенов для человека, которые мы обнаружили 08, 99 в африканских ферментированных пищевых продуктах 13 .

Большинство пищевых СГБ (134 из 171), на которые приходится 317 МАГ (47.6%), не обнаруживали перекрытия с MAG человека, вероятно, представляющими виды, неспособные достичь толстой кишки или характеризующиеся низкой распространенностью и обилием в кишечнике человека (рис. 2b). Среди них 71 SGB (53,0%, включая 225 MAG) содержали по крайней мере один эталонный геном (kSGB; рис. 2b, левая панель). Наиболее распространенным специфическим для пищевых продуктов видом был Brevibacterium linens (24 MAG), который был реконструирован из нескольких типов сыра (т. е. созревший на поверхности 8 , созревший на мазке 14 , твердый и томме).SGB, специфичные для пищевых продуктов, также включали Staphylococcus saprophyticus (13 MAG), Glutamicibacter arilatensis (12 MAG) и 58 MAG из 21 вида молочнокислых бактерий, охватывающих 6 семейств, наиболее распространенным из которых является Lc. lactis подвид. креморис . Этот набор MAG и эталонных геномов показал генетическое расстояние> 5% от Lc. lactis подвид. lactis геномов 35 , которые мы сохранили как отдельный SGB (ID 7985) и обнаружили, что они преобладают как в пищевых продуктах, так и в метагеномах человека, в отличие от Lc.lactis подвид. cremoris , который был обнаружен только в пищевых метагеномах. Аналогично, Lactococcus raffinolactis был разделен на две SGB, при этом человеческие и пищевые MAG были сгруппированы в SGB 7989 и 7991 соответственно.

Из 134 SGB, не перекрывающихся с MAG человека, 63 SGB (47%; включая 92 MAG) состояли из MAG, реконструированных в этом исследовании из пищевых метагеномов без каких-либо эталонных геномов. Они представляли собой новые виды, в настоящее время не представленные в общедоступных репозиториях (рис.2b, правая панель), из которых только 12 были отнесены к известным родам и должны быть выбраны для анализа на основе культивирования.

Набор реконструированных геномов и SGB, идентифицированных в этом исследовании, которые мы сделали общедоступными (см. «Методы»), способствовали более глубокому сравнительному анализу геномики.

Сравнительная геномика предполагает пищевое происхождение кишечных штаммов. и 666 пищевых MAG.2859 геномов (включая 1042 MAG), связанных с тридцатью представляющими интерес видами LAB, были сохранены для целей сравнительной геномики. Для проведения сравнительного анализа мы извлекли и вручную отобрали исходные типы для всех геномов (см. «Методы») и сгруппировали MAG и эталонные геномы по трем категориям: человеческий, пищевой и другой. Геномы, для которых эта информация отсутствовала, были помечены как NA (7,9% геномов; рис. 2c, дополнительный рисунок 6 и дополнительные данные 7).

В целом, две трети эталонных геномов были получены из пищи (43.8%) и человеческие источники (21,0%). Группа геномов штаммов, не выделенных из пищевых продуктов или человека (22,8%), включала 67 геномов пробиотиков и пищевых добавок в дополнение к 347 геномам, преимущественно происходящим из животных источников. Доля видов, отнесенных к разным исходным типам, была весьма различна для разных видов, с общим недостаточным представлением геномов человека, соответствующих LAB, которые преобладали в незападных когортах (рис. 2c и дополнительная рис. 6). Это отражало общую скудную доступность генома из изолятов для значительной части непатогенных, комменсальных членов микробиома человека, как недавно было выделено 16,36,37 .Эталонные геномы из образцов человека неожиданно почти отсутствовали в случае распространенных видов, таких как Lc. lactis (только с одним эталонным геномом из влагалища и одним MAG из кишечника) и S. thermophilus (только с одним MAG из кишечника). Отсутствие хороших эталонных геномов в общедоступных репозиториях до сих пор препятствовало сравнению пищевых и человеческих штаммов, что мы стремились преодолеть в настоящем исследовании с помощью обширного сравнительного геномного анализа.

С.thermophilus был видом LAB, наиболее часто реконструируемым из метагеномов (243 человеческих и 60 пищевых MAG; рис. 3a), что согласуется с его высокой распространенностью по результатам таксономического профилирования на основе картирования (рис. 1). Сравнительная геномика, также включающая 44 эталонных генома, не выделяла субклады, специфичные для пищевых продуктов или кишечника, что позволяет предположить, что пищу можно рассматривать как основной источник этого вида в микробиоме человека. S. thermophilus также оказался довольно генетически разнообразным видом как в пищевых, так и в человеческих источниках с MAG, реконструированными из метагеномов азиатских кишечника, обогащенных определенной кладой (Клада A, рис.3a, p  < 1e − 10). фунт. delbrueckii не преобладал в кишечнике, и только два подвида, обнаруженные в образцах человека, были subsp. lactis и subsp. bulgaricus (рис. 4а). Человеческие MAG обоих подвидов сгруппированы вместе с пищевыми MAG и изолятами, что снова указывает на то, что пища является наиболее вероятным источником этого вида в кишечнике. С другой стороны, подсп. delbrueckii , подвид. sunkii и подвид. якобсений, были обнаружены в пище, но так и не реконструированы из кишечника.Хотя фунт. rhamnosus был видом LAB, для которого было доступно наибольшее количество геномов, соответствующих изолятам человека ( N  = 105), мы собрали только 32 MAG человека, что согласуется с его низкой распространенностью и обилием в кишечнике (рис. 4б). Мы определили конкретный кластер, включающий 17% Lb. rhamnosus генома человека, который включал эталонный геном, связанный с геномом Lb. rhamnosus штамм GG (LGG), что может быть связано с недавним потреблением коммерческих продуктов из-за его широкого использования в пробиотических добавках 38 .

Рис. 3: Сравнительный геномный анализ двух наиболее распространенных молочнокислых бактерий, выявленных в микробиоме кишечника человека.

a S. thermophilus представляет собой генетически разнообразный вид как в пищевых продуктах, так и в источниках человека с MAG, реконструированными из метагеномов азиатского кишечника, обогащенных Clade A ( p  < 1e − 10). б Лк. лактис подвид. lactis состоит из трех основных кластеров: кластер 1 демонстрирует общее низкое разнообразие и включает в основном геномы пищевых продуктов, связанных с ферментацией сыра и молочных продуктов; В кластере 2 преобладают экологически чистые и сырые растительные продукты и более разнообразные МАГ человека; Кластер 3 включает только два MAG от nunu.Филогенетические деревья были построены на видоспецифичных маркерных генах и содержат пять различных метаданных. Многомерное масштабирование (MDS) на расстоянии средней идентичности нуклеотидов (ANI) окрашено исходной информацией.

Рис. 4: Сравнительный геномный анализ соответствующих лактобацилл, обнаруженных как в пищевых продуктах, так и в микробиомах человека.

и Фунт. delbrueckii не распространен в кишечнике, и только два подвида, обнаруженные как в пищевых продуктах, так и в образцах человека, являются подвидами. лактис и. болгарский . Подвиды delbrueckii , sunkii и jakobsenii обнаруживаются в пище, но никогда не восстанавливаются из кишечника. б фунт. rhamnosus демонстрирует наибольшее количество геномов из изолятов человека, но почти не реконструируется из метагеномов. Конкретный кластер идентифицирует штамм LGG. c Фунт. casei/paracasei включает эталонные геномы, идентифицированные как Lb. casei и фунт.параказеи . Мы обнаруживаем два основных кластера, встречающихся как в пищевых продуктах, так и в образцах человека. г Фунт. helveticus демонстрирует три основных кластера, причем кластер 1 включает все штаммы пищевых добавок (источник зеленого цвета), в то время как геномы пищевых продуктов преимущественно распределены по двум другим группам. Филогенетические деревья были построены на видоспецифичных маркерных генах и содержат пять различных метаданных. Многомерное масштабирование (MDS) на расстоянии средней идентичности нуклеотидов (ANI) окрашено исходной информацией.

Наибольшее количество пищевых МАГ было получено для Lc. lactis ( N  = 90, рис. 3b). Мы ссылаемся здесь на subsp . lactis , тогда как подвид . cremoris был связан с 12 пищевыми MAG, но никогда не реконструировался из метагеномов человека. Лк. lactis подвид . lactis образовали два отдельных кластера, включающих как пищевой, так и человеческий геномы. Первый кластер включал 63% геномов, демонстрировал общее низкое разнообразие (менее 0,8% генетического расстояния между ближайшими парами геномов) и включал все геномы пищевых продуктов, связанных с ферментацией сыра и молочных продуктов.Второй кластер был более разнообразным, в нем преобладали экологически чистые и сырые растительные продукты, и он включал единственный MAG из кожи человека и три кишечных MAG из неевропеизированных когорт. Дополнительный кластер, содержащий два генома из nunu 13 , никогда не обнаруживался у людей и демонстрировал >3% генетического разнообразия по сравнению со всеми другими геномами. Такие результаты подчеркивают общую важность проведения анализа на уровне штамма на оси пища-кишечник, представленной здесь идентификацией двух основных кластеров в кишечнике человека, связанных с различными источниками пищи (т.е., один из сыра и молочного брожения, а другой из экологически чистых и сырых овощей). Штаммы этих кластеров, вероятно, характеризуются различиями в функциональных признаках и потенциальном взаимодействии с хозяином, которые заслуживают изучения в будущих исследованиях.

SGB 7142 ( N  = 216, рис. 4c) с маркировкой Lb. casei/paracasei , включая эталонные геномы, идентифицированные как Lb. casei и фунт. paracasei , который, как недавно было отмечено, может использоваться как взаимозаменяемый 39 .Внутри объединенных видов мы обнаружили два основных кластера, оба из которых встречались в пищевых продуктах и ​​образцах человека. Основной кластер содержал 86% доступных геномов, включая все штаммы пищевых добавок и большинство (86%) MAG человека. В соответствии с его низкой распространенностью (рис. 1), только семь эталонных геномов и один MAG были реконструированы из образцов человека для Lb. helveticus (рис. 4г). Мы определили три основных подвида, все из которых встречаются как в пище, так и в человеческом источнике.В один кластер вошли все штаммы пищевых добавок, тогда как геномы, поступающие из пищи, были преимущественно распространены среди двух других групп.

Несмотря на большое количество собранных геномов ( N  = 369), Lb. plantarum был едва преобладающим (1,8%) и обильным (в среднем 1,2%) в кишечнике (рис. 1), что отражалось тем, что только 11 MAG были реконструированы из микробиомов человека (дополнительный рисунок 7). Все они принадлежали к основному кластеру (96% всех геномов), связанному с subsp. подошвенный . Отдельный кластер был идентифицирован как subsp. argentoratensis , который был обнаружен как в пищевых продуктах, так и в изолятах человека, но никогда не реконструировался из метагеномов. Наличие нескольких подвидов в одном и том же SGB также наблюдалось для восьми дополнительных LAB, т.е. Lb. бревис , фунт. fermentum , Lactobacillus johnsonii , Lactobacillus reuteri , Lb. саки , L. lactis , L. mesenteroides и W.cibaria (дополнительный рисунок 7). С другой стороны, Lc. garvieae был распространен на две разные SGB, одна из которых включала MAG человека как из западных, так и из незападных групп населения, а другая — только из незападных когорт (дополнительная рис. 7). Для Lactobacillus crispatus , Lb вообще не собирались геномы из образцов пищевых продуктов. gasseri , Lactobacillus jensenii , Lb. ruminis и Lb. salivarius (за исключением одного изолята из говяжьего фарша).Непищевые виды Lb. ruminis и Lb. salivarius были довольно распространены в кишечнике: 145 и 42 MAG, реконструированных из метагеномов человека, соответственно (дополнительная рис. 7). Для обоих видов изолят и MAG, извлеченные из кишечника, отличались от геномов, выделенных из микробиомов других животных, что предполагает долгосрочную адаптацию этих видов к кишечнику человека. Мы также определили конкретный фунт. salivarius , связанный со штаммами пищевых добавок, который был обнаружен в нескольких образцах слюны, но никогда не был обнаружен в кишечнике человека.

Наличие молочнокислых бактерий у нечеловеческих приматов зависит от содержания в неволе

Мы, наконец, рассмотрели набор из 203 общедоступных кишечных метагеномов нечеловеческих приматов (NHPs), которые были недавно извлечены, проверены и обработаны с помощью того же конвейера, что и в этом исследовании. кабинет 28 . В него вошли 22 вида-хозяина из 14 разных стран на пяти континентах. Среди 2985 реконструированных MAG мы обнаружили, что только 46 из них (1,6%) были отнесены к порядку Lactobacillales (дополнительные данные 8), что предполагает общую низкую распространенность и обилие LAB в микробиоме кишечника NHP.Мы обнаружили сильные различия между MAG, извлеченными из диких NHP, и NHP, извлеченными из NHP, живущих в неволе. Дикие NHP генерировали 29 MAG LAB, 66% из которых связаны с новыми видами, недоступными в общедоступных репозиториях и никогда не обнаруженными в метагеномах человека, поэтому, вероятно, они представляют бактерии, характерные для кишечных микробиомов NHP. Вместо этого десять MAG были связаны с kSGB, и только пять из них принадлежали к видам LAB, обнаруженным также в метагеномах кишечника человека, таких как Lc. garvieae ( N  = 3), Lc.lactis и W. cibaria . Сравнительный анализ геномики показал, что штаммы, содержащиеся в NHP, сильно отличались от штаммов, реконструированных из микробиомов человека (дополнительная рис. 8). Интересно, что три МАГ Lc. garvieae больше напоминал штаммы, обнаруженные в незападных популяциях людей, с точки зрения идентичности нуклеотидов. Из диких NHP вообще не выделялись MAG лактобацилл. Совсем другая ситуация наблюдалась у NHP в неволе (дополнительный рис.8), в котором 17 MAG были реконструированы исключительно из kSGB, связанных с несколькими видами Lactobacillus , т. е. Lb. acidophilus , Lactobacillus animalis ( N  = 2), Lb. johnsonii ( N  = 4), фунт. mucosae ( N  = 2), Lb. reuteri ( N  = 5) и Lb. salivarius ( N  = 3). Штаммы Lb. reuteri и Lb. salivarius , обнаруженный в NHP, отличался от тех, которые были извлечены из человеческих и пищевых источников, что предполагает возможные механизмы адаптации хозяина.Вместо этого для других видов наблюдалось более сильное совпадение между NHP, человеческими и пищевыми MAG, что, вероятно, было связано с общими штаммами из-за воздействия на NHP, живущих в неволе, окружающей среды и рационов, подобных человеческим 40 .

Молочнокислые бактерии


Поддержка Lactococcus lactis в качестве микроба штата Висконсин






Веб-обзор онлайн-учебника бактериологии Тодара. «Хороший, плохой и смертоносный» . (Журнал НАУКА — Том 304: стр. 1421).

Ключевые слова: молочнокислые бактерии, молочнокислые бактерии, гомолактические, гетеролактические, лактококки, лактобациллы, ацидофильные, термофильные стрептококки, лейконосток, молочная кислота, сыр, творог, йогурт, масло, пахта, сметана, сыроделия, бактериоцины, ницин, лантибиотики, доставка вакцин, геном лактококка, пробиотики.

Распечатать эту страницу

Для поиска по всей книге введите термин или фразу в форму ниже

Пользовательский поиск

Молочнокислые бактерии (стр. 1)

(Эта глава состоит из 5 страниц)

© Кеннет Тодар, доктор философии

Молочная кислота Бактерии


Lactobacillus acidophilus бактерия входит в состав нормальной флоры человека, встречается в полость рта, тонкий кишечник и эпителий влагалища, где он Считается, что это играет полезную роль.Организм, как правило, первая бактерия, указанная как присутствующая в пробиотических смесях.

Молочнокислые бактерии (МКБ) являются грамположительные, не образующие спор кокки, коккобациллы или палочки с составом оснований ДНК менее 53% мол. Г+К. Как правило, они не дышат и не имеют каталазы. Они ферментируют глюкоза преимущественно в молочную кислоту или в молочную кислоту, CO 2 и этанол. Все МКБ растут анаэробно, но в отличие от большинства анаэробов они растут в присутствии O 2 как «аэротолерантный анаэробы».Хотя у них нет каталазы, они обладают супероксид дисмутазы и имеют альтернативные средства для детоксикации пероксидных радикалов, обычно через ферменты пероксидазы.

Хотя многие роды бактерий продуцируют молочную кислоту в качестве основного или вторичный конечный продукт брожения, термин молочнокислые бактерии обычно зарезервированы для родов порядка Lactobacillales, которые включают Lactobacillus, Leuconostoc, педиококк, лактококки и Стрептококки, кроме Carnobacterium, энтерококк, Энококки, Тетрагенококки, Вагококки, и Вейзелла.

Поскольку они получают энергию только за счет метаболизма сахаров, молочной кислые бактерии ограничивается средами, в которых присутствуют сахара. У них есть ограниченные биосинтетические способности, развившиеся в среде, богаты аминокислотами, витаминами, пуринами и пиримидинами, поэтому они должны выращиваться на сложных средах, которые выполняют все свои питательные требования. Большинство из них живут свободно или живут в полезных или безвредных условиях. ассоциации с животными, хотя некоторые из них являются условно-патогенными микроорганизмами.Они содержатся в молоке и молочных продуктах. в разлагающихся растительных материалах. Они представляют собой нормальную флору человека в полости рта, кишечного тракта и влагалища, где они играют полезная роль.

Некоторые молочнокислые бактерии являются патогенными для животных, особенно некоторые представители род стрептококк. У человека Streptococcus pyogenes является основным причиной заболевания (ангина, пневмония и другие гнойные инфекции, скарлатина и другие токсикозы), Streptococcus пневмония вызывает крупозная пневмония, средний отит и менингит; некоторые вириданы и Негемолитические оральные стрептококки играют роль в развитии кариеса и могут быть Коварная причина эндокардита.Патогенные стрептококки относятся к иметь дело с в другом месте в тексте. Эта глава посвящена в первую очередь лабораторной работе в связь с пищевой и молочной микробиологией, в меньшей степени с МКБ как полезные компоненты нормальной флоры человека и пробиотиков.

Молочнокислые бактерии относятся к наиболее важным группам микроорганизмы, используемые при ферментации пищевых продуктов. Они способствуют вкусу и текстуру ферментированных продуктов и ингибируют бактерии, вызывающие порчу пищевых продуктов, продуцируют вещества, подавляющие рост, и большое количество молочной кислоты.В качестве агентов ферментации МКБ участвуют в создании йогурт, сыр, кисло-сливочное масло, сметана, колбаса, огурцы соленые, оливки и квашеная капуста, но некоторые виды мая портят пиво, вино и переработанное мясо.

Дифференциал характеристики молочнокислых бактерий на основе морфологии и физиология

Характеристика






Морфология

стержни

кокки

кокки

кокки

кокка в
тетрады

кокки

СО 2 из глюкозы *

±

+

Рост






при 10°C

±

+

+

+

±

при 45°C

±

+

±

±

в 6.5% NaCl

±

+

±

±

при рН 4.4

±

+

±

±

+

при рН 9.6

+

Молочная кислота
конфигурация

Д, Л, ДЛ

л

л

Д

Л, ДЛ

л

+ положительный; — отрицательный; ± варьируется между видами
*
тест на гомо- или гетероферментация глюкозы: — гомоферментация
+ гетероферментация


глава продолжение

Следующая страница

© Кеннет Тодар, Ph.Д. Все права защищены. — www.textbookofbacteriology.net

Обновление их метаболизма и генетики

[1] Бинцис Т. (2018) Молочнокислые бактерии: их применение в пищевых продуктах. J Бактериол Mycol 5: 1065.
[2] Хайек С.А., Ибрагим С.А. (2013) Текущие ограничения и проблемы с молочнокислыми бактериями: обзор. Food Nutr Sci 4: 73–87.
[3] Халид К. (2011) Обзор молочнокислых бактерий. Int J Biosci 1: 1–13.
[4] Бинцис Т., Атанасулас А. (2015) Молочные закваски, В: Пападемас П., редактор, Молочная микробиология, практический подход , Бока-Ратон: CRC Press, 114–154.
[5] Von Wright A, Axelsson L (2011) Молочнокислые бактерии: введение, In: Lahtinne S, Salminen S, Von Wright A, et al., Editors, Молочнокислые бактерии : Микробиологические и функциональные аспекты , Лондон: CRC Press, 1–17.
[6] Шихан Дж. Дж. (2007) Что такое закваски и какие типы заквасок используются для сыроделия? В: McSweeney PLH, Editor, Решенные проблемы с сыром , Boca Raton: Woodhead Publishing Ltd., 36–37.
[7] Тамиме А.Ю. (2002) Микробиология заквасочных культур, В: Робинсон Р.К., редактор, Справочник по микробиологии молочных продуктов , 3 ред., Нью-Йорк: John Wiley & Sons Inc., 261–366.
[8] Паренте Э., Коган ТМ (2004) Стартовые культуры: общие аспекты, В: Fox PF, McSweeney PLH, Cogan TM и др., Сыр: химия, физика и микробиология , 4 ред., Лондон: Elsevier Academic Press, 23 –147.
[9] Бурдишон Ф., Бояваль П., Касарегола Дж. и др.(2012) Перечень микробных видов 2012 года, играющих полезную технологическую роль в ферментированных пищевых продуктах. B Int Dairy Fed 455: 22–61.
[10] Бурдишон Ф., Бергер Б., Касарегола С. и др. (2012) Оценка безопасности микробных пищевых культур с историей использования в ферментированных молочных продуктах. B Int Dairy Fed 455: 2–12.
[11] Риччи А., Альенде А., Болтон Д. и др. (2017) Научное заключение об обновлении списка рекомендованных QPS биологических агентов, преднамеренно добавляемых в продукты питания или корма, о чем было сообщено EFSA. EFSA J 15: 4664.
[12] Бересфорд Т., Коган Т. (1997) Улучшение вкуса сыра чеддер, В: Труды 5-го -го -го Симпозиума по сыру , Корк: Teagasc/University College Cork, 53–61.
[13] Пикон А (2018) Микробная экология и безопасность сыра, В: Пападемас П., Бинцис Т., редакторы, Глобальные технологии производства сыра, качество и характеристики сыра , Чичестер: John Wiley & Sons Ltd., 71–99.
[14] Wedajo B (2015)Молочнокислые бактерии: преимущества, критерии выбора и пробиотический потенциал в ферментированных пищевых продуктах. J Prob Health 3: 129.
[15] Граттепанш Ф., Мишер-Швеннингер С., Мейле Л. и др. (2008)Последние разработки сырных культур с защитными и пробиотическими функциями. Dairy Sci Technol 88: 421–444. дои: 10.1051/дст: 2008013
[16] Law BA (1999) Созревание сыра и технология вкуса сыра, В: Law BA, Editor, Technology of Cheesemaking , Sheffield: Sheffield Academic Press Ltd., 163–192.
[17] Смит Г., Смит Б.А., Энгельс В.Дж. (2005)Формирование вкуса молочнокислыми бактериями и биохимическое профилирование вкуса сырных продуктов. FEMS Microbiol Rev 29: 591–610. doi: 10.1016/j.fmrre.2005.04.002
[18] Тамиме А.Ю., Робинсон Р.К. (1999) Йогуртная наука и технология , 2 ред., Кембридж: Woodhead Publishing Ltd.
[19] Ammor MS, Mayo B (2006) Критерии выбора молочнокислых бактерий для использования в качестве функциональных заквасок в производстве сухих колбас: обновление. Мясная наука 76: 138–146.
[20] Souza MJ, Ardo Y, McSweeney PLH (2001) Достижения в изучении протеолиза в сыре. Int Dairy J 11: 327–345.
[21] Martinez FAC, Balciunas EM, Salgado JM, et al. (2013) Свойства, применение и производство молочной кислоты: обзор. Trends Food Sci Tech 30: 70–83. doi: 10.1016/j.tifs.2012.11.007
[22] Burgos-Rubio CN, Okos MR, Wankat PC (2000)Кинетическое исследование превращения различных субстратов в молочную кислоту с использованием Lactobacillus bulgaricus. Биотехнологическая программа 16: 305–314. дои: 10.1021/bp000022p
[23] Hofvendahl K, Hahn-Hägerda B (2000) Факторы, влияющие на ферментативное производство молочной кислоты из возобновляемых ресурсов. Enzyme Microb Tech 26: 87–107. дои: 10.1016/S0141-0229(99)00155-6
[24] Кроу В.Л., Дэйви Г.П., Пирс Л.Е. и др.(1983) Плазмидная связь пути D-тагатозо-6-фосфата в Streptococcus lactis : влияние на метаболизм лактозы и галактозы. J Bacteriol 153: 76–83.
[25] Hugenholtz J (1993)Обмен цитратов у молочнокислых бактерий. FEMS Microbiol Rev 12: 165–178. doi: 10.1111/j.1574-6976.1993.tb00017.x
[26] McFeeters RF, Fleming HP, Thompson RL (1982)Яблочная кислота как источник углекислого газа при ферментации огурцов. J Food Sci 47: 1862–1865. doi: 10.1111/j.1365-2621.1982.tb12900.x
[27] Daeschel MA, McFeeters RF, Fleming HP, et al.(1984) Мутация и отбор штаммов Lactobacillus plantarum, которые не продуцируют углекислый газ из малата. Appl Environ Microb 47: 419–420.
[28] Li KY (2004) Ферментация: принципы и микроорганизмы, В: Hui YH, Meunier-Goddik L, Hansen LM, et al., Editors, Handbook of Food and Beverage Fermentation Technology , New York: Marcel Dekker Inc., 594–608.
[29] Шопен А (1993) Организация и регуляция генов биосинтеза аминокислот у молочнокислых бактерий. FEMS Microbiol Rev 12: 21–38. doi: 10.1111/j.1574-6976.1993.tb00011.x
[30] Kunji ERS, Mierau I, Hagting A, et al.(1996) Протеолитическая система молочнокислых бактерий. Антон Леу 70: 187–221. дои: 10.1007/BF00395933
[31] Upadhyay VK, McSweeney PLH, Magboul AAA и др. (2004) Протеолиз сыра во время созревания, В: Fox PF, McSweeney PLH, Cogan TM и др., Editors, Cheese: Chemistry, Physics and Microbiology , 4 Eds., Лондон: Elsevier Academic Press, 391–433.
[32] Кертин А.С., МакСвини, П.Л. Лондон: Elsevier Academic Press, 435–454.
[33] Christensen JE, Dudley EG, Pederson JA, et al.(1999)Пептидазы и катаболизм аминокислот у молочнокислых бактерий. Антон Леу 76: 217–246. дои: 10.1023/A:10020010
[34] Fox PF, Wallace JM (1997)Формирование вкусовых соединений в сыре. Adv Appl Microbiol 45: 17–85.
[35] Халид Н.М., Март Э.М. (1990) Лактобациллы — их ферменты и роль в созревании и порче сыра: обзор. J Dairy Sci 73: 2669–2684. doi: 10.3168/jds.S0022-0302(90)78952-7
[36] Бинцис Т., Робинсон Р.К. (2004) Изучение влияния дополнительных культур на ароматические соединения сыра типа фета. Food Chem 88: 435–441. doi: 10.1016/j.foodchem.2004.01.057
[37] Бродбент Дж. Р., МакМахон Д. Д., Велкер Д. Л. и др.(2003) Биохимия, генетика и применение продукции экзополисахарида в Streptococcus thermophilus : обзор. J Dairy Sci 86: 407–423. doi: 10.3168/jds.S0022-0302(03)73619-4
[38] Callanan MJ, Ross RP (2004) Starter Cultures: Genetics, In: Fox PF, McSweeney PLH, Cogan TM, et al., редакторы, Сыр: химия, физика и микробиология , 4 изд., Лондон: Elsevier Academic Press, 149–161.
[39] Клаенхаммер Т., Альтерманн Э., Аригони Ф. и др. (2002) Открытие молочнокислых бактерий с помощью геномики. Антон Леу 82: 29–58. дои: 10.1023/A:1020638309912
[40] Морелли Л., Вогенсен Ф.К., Фон Райт А. (2011) Генетика молочнокислых бактерий, В: Салминен С., Фон Райт А., Оувеханд А., редакторы, Молочнокислые бактерии – микробиологические и функциональные аспекты , 3 ред., Нью-Йорк: Марсель Деккер Инк., 249–293.
[41] Миллс С., О’Салливан О., Хилл С. и др. (2010) Меняющееся лицо исследований молочных заквасок: от геномики к экономике. Int J Dairy Tech 63: 149–170. doi: 10.1111/j.1471-0307.2010.00563.x
[42] NCBI, данные получены из Genbank, 2018 г.Доступно по адресу: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/browse/.
[43] Oliveira AP, Nielsen J, Förster J (2005) Моделирование Lactococcus lactis с использованием модели потока в масштабе генома. ВМС Микробиол 55:39.
[44] Салама М., Сандин В.Е., Джованнони С. (1991)Разработка и применение олигонуклеотидных зондов для идентификации Lactococcus lactis subsp. креморис . Appl Environ Microb 57: 1313–1318.
[45] McKay LL (1985) Роль плазмид в заквасочных культурах, В: Gilliland SE, Editor, Bacterial Starter Cultures for Food , Boca Raton: CRC Press, 159–174.
[46] Дэвидсон Б., Кордис Н., Добос М. и др.(1996) Геномная организация молочнокислых бактерий. Антон Леу 70: 161–183. дои: 10.1007/BF00395932
[47] Данни Г., Маккей Л.Л. (1999)Интроны группы II и экспрессия конъюгативных передаточных функций в молочнокислых бактериях. Антон Леу 76: 77–88. дои: 10.1023/A:1002085605743
[48] Хьюз Д. (2000) Оценка динамики генома: ограничения на перестройки в бактериальных геномах. Геном Биол 1: 1–8.
[49] Холс П., Клиребезем М., Шанк А.Н. и соавт. (1999) Преобразование Lactococcus lactis из гомолактической ферментации в гомоаланиновую с помощью метаболической инженерии. Nat Biotechnol 17: 588–592. дои: 10.1038/9902
[50] Болотин А., Квинкис Б., Рено П. и др.(2004) Полная последовательность и сравнительный анализ генома молочной бактерии Streptococcus thermophilus . Nat Biotechnol 22: 1554–1558. дои: 10.1038/nbt1034
[51] Пастинк М.И., Теусинк Б., Холс П. и соавт. (2009) Модель в масштабе генома Streptococcus thermophilus LMG18311 для сравнения метаболизма молочнокислых бактерий. Appl Environ Microb 75: 3627–3633. дои: 10.1128/АЕМ.00138-09
[52] Мадера С., Гарсия П., Янзен Т. и др. (2003) Характеристика технологически совершенных диких штаммов Lactococcus lactis , устойчивых к фаговой инфекции. Int J Food Microbiol 86: 213–222. дои: 10.1016/S0168-1605(03)00042-4
[53] Turgeon N, Frenett M, Moineau S (2004) Характеристика тета-реплицирующейся плазмиды из Streptococcus thermophilus . Плазмида 51: 24–36. doi: 10.1016/j.plasmid.2003.09.004
[54] Холс П., Ханси Ф., Фонтейн Л. и др. (2005) Новое понимание молекулярной биологии и физиологии Streptococcus thermophilus , выявленное с помощью сравнительной геномики. FEMS Microbiol Rev 29: 435–463.
[55] O’Sullivan DJ (1999) Методы анализа кишечной микрофлоры, В: Tannock GW, Editor, Пробиотики: критический обзор , Norfolk: Horizon Scientific Press.
[56] Solow BT, Somkuti GA (2000)Молекулярные свойства Streptococcus thermophilus плазмиды pER35, кодирующей систему модификации рестрикции. Curr Microbiol 42: 122–128.
[57] Эль Демердаш ХАМ, Оксманн Дж., Хеллер К.Дж. и др.(2006)Брожение йогурта при повышенных температурах штаммами Streptococcus thermophilus , экспрессирующими небольшой белок теплового шока: применение двухплазмидной системы для создания пищевых штаммов Streptococcus thermophilus . Биотехнолог J 1: 398–404. doi: 10.1002/биот.200600018
[58] Chevallier B, Hubert JC, Kammerer B (1994)Определение размера хромосом и количества локусов rrn в Lactobacillus plantarum с помощью гель-электрофореза в пульсирующем поле. FEMS Microbiol Lett 120: 51–56. doi: 10.1111/j.1574-6968.1994.tb07006.x
[59] Дэниел П. (1995) Определение размера генома Lactobacillus plantarum и других видов молочнокислых бактерий с помощью электрофореза в поперечном переменном поле. Curr Microbiol 30: 243–246. дои: 10.1007/BF002
[60] Oliveira PM, Zannini E, Arendt EK (2014)Биозащита, опосредованная грибковыми инфекциями зерновых, микотоксинами и молочнокислыми бактериями: от растениеводства до зерновых продуктов. Food Microbiol 37: 78–95. doi: 10.1016/j.fm.2013.06.003
[61] Джонсон Дж.Л., Фелпс С.Ф., Камминс С.С. и др. (1980) Таксономия группы Lactobacillus acidophilus . Int J Syst Bacteriol 30: 53–68. дои: 10.1099/00207713-30-1-53
[62] Фудзисава Т., Бенно Ю., Яэсима Т. и др.(1992) Таксономическое исследование группы Lactobacillus acidophilus с признанием Lactobacillus gallinarum sp. ноябрь и Lactobacillus johnsonii sp. ноябрь и синоним Lactobacillus acidophilus группы A3 с типовым штаммом Lactobacillus amylovorus . Int J Syst Bacteriol 42: 487–491.
[63] Линк-Амстер Х., Роша Ф., Саудан К.Ю. и др.(1994) Модуляция специфического гуморального иммунного ответа и изменения кишечной флоры, опосредованные приемом ферментированного молока. FEMS Immunol Med Mic 10: 55–64. doi: 10.1111/j.1574-695X.1994.tb00011.x
[64] Шиффрин Э.Дж., Роша Ф., Линк-Амстер Х. и др. (1995) Иммуномодуляция клеток крови человека после приема молочнокислых бактерий. J Dairy Sci 78: 491–497. doi: 10.3168/jds.S0022-0302(95)76659-0
[65] Берне-Камар М.Ф., Лиевин В., Брассарт Д. и соавт. (1997) Штамм La1 Lactobacillus acidophilus человека секретирует небактериоциновое антибактериальное вещество, активное in vitro и in vivo . Appl Environ Microb 63: 2747–2753.
[66] Felley CP, Corthesy-Theulaz I, Rivero JL, et al. (2001) Благоприятное влияние подкисленного молока (LC-1) на гастрит Helicobacter pylori у мужчин. Eur J Gastroenterol Hepatol 13: 25–29. дои: 10.1097/00042737-200101000-00005
[67] Перес П.Ф., Миннаард Дж., Руве М. и др.(2001 ) Ингибирование Giardia кишечной внеклеточными факторами лактобацилл: A n исследование in vitro. Appl Environ Microb 67: 5037– 5042.
[68] Schleifer KH, Ludwig W (1995) Филогенетические отношения молочнокислых бактерий, В: Wood BJB, Holzapfel WH, Editors, The Genera of Milk Acid Bacteria , London: Chapman & Hall, 7–18.
[69] Хассан А.Н., Фрэнк Дж.Ф. (2001) Стартовые культуры и их использование, В: Marth EH, Steele JL, Editors, Applied Dairy Microbiology , 2 Eds., New York: Marcel Dekker Inc., 151–206.
[70] Hammes WP, Vogel RF (1995) The genus Lactobacillus , In: Wood BJB, Holzapfel WH, Editors, The Genera of Milk Acid Bacteria , London: Blackie Academic and Professional, 19–54.
[71] Пак Дж.С., Шин Э., Хонг Х. и др. (2015) Характеристика Lactobacillus fermentum PL9988, выделенных от здоровых пожилых корейцев в деревне долгожителей. J Microbiol Biotechnol 25: 1510–1518. doi: 10.4014/jmb.1505.05015
[72] Simpson WJ, Taguchi H (1995) Род Pediococcus , с примечаниями о родах Tetratogenococcus и Aerococcus , В: Wood BJB, Holzapfel WH, Editors, The Genera of Lactic Acid Bacteria , Холл, 125–172.
[73] Бересфорд Т.П., Фитцсимонс Н.А., Бреннан Н.Л. и соавт. (2001) Последние достижения в микробиологии сыра. Int Dairy J 11: 259–274. дои: 10.1016/S0958-6946(01)00056-5
[74] Колдуэлл С., МакМахон Д.Л., Оберг С.Л. и соавт.(1996)Разработка и характеристика лактозоположительных видов Pediococcus для ферментации молока. Appl Environ Microb 62: 936–941.
[75] Колдуэлл С., Хаткинс Р.В., МакМахон Д.Дж. и др. (1998)Поглощение лактозы и галактозы генно-инженерными видами Pediococcus . Appl Microbiol Biot 49: 315–320.дои: 10.1007/s002530051175
[76] Graham DC, McKay LL (1985)Плазмидная ДНК в штаммах Pediococcus cerevisiae и Pediococcus pentosaceus . Appl Environ Microb 50: 532–534.
[77] Daeschel MA, Klaenhammer TR (1985) Ассоциация 13.6-мегадальтонная плазмида Pediococcus pentosaceus с бактериоциновой активностью. Appl Environ Microb 50: 1528–1541.
[78] Gonzalez CF, Kunka BS (1986) Доказательства плазмидной связи утилизации рафинозы и связанной активности α -галактозидазы и сахарозогидролазы в Pediococcus pentosaceus . Appl Environ Microb 51: 105–109.
[79] De Roos J, De Vuyst L (2018)Микробное подкисление, алкоголизация и производство аромата во время спонтанного лимбического производства пива. J Sci Food Agr 99: 25–38.
[80] Сакамото К., Марголлес А., ван Вин Х.В. и др.(2001) Устойчивость к хмелю бактерии Lactobacillus brevis , вызывающей порчу пива, опосредована АТФ-связывающим кассетным переносчиком многих лекарств HorA. J Bacteriol 183: 5371–5375. doi: 10.1128/JB.183.18.5371-5375.2001
[81] Snauwaert I, Stragier P, De Vuyst L, et al. (2015) Сравнительный анализ генома Pediococcus Damnosus LMG 28219, штамма, хорошо адаптированного к пивной среде. BMC Genomics 16: 267. doi: 10.1186/s12864-015-1438-z
[82] Suzuki K, Ozaki K, Yamashita H (2004)Сравнительный анализ консервативных генетических маркеров и прилегающих участков ДНК, выявленных в молочнокислых бактериях, вызывающих порчу пива. Lett Appl Microbiol 39: 240–245. doi: 10.1111/j.1472-765X.2004.01572.x
[83] Бергсвейнсон Дж., Фризен В., Циола Б. (2017)Транскриптомный анализ порчи пива Lactobacillus brevis BSO 464 во время роста в дегазированном и газированном пиве. Int J Food Microbiol 235: 28–35.
[84] Garvie EI (1986) Род Leuconostoc , В: Sneath PHA, Mair NS, Sharpe ME, et al., Editors, Руководство Берджи по систематической бактериологии , 9 ред., Балтимор: Уильямс и Уилкинс, 1071–1075.
[85] Cogan TM, O’Dowd M, Mellerick D (1981) Влияние сахара на выработку ацетоина из цитрата с помощью Leuconostoc lactis . Appl Environ Microb 41: 1–8.
[86] Кларе И., Вернер Г., Витте В. (2001) Энтерококки: среда обитания, инфекции, факторы вирулентности, устойчивость к антибиотикам, перенос детерминант устойчивости. Contrib Microbiol 8: 108–122. дои: 10.1159/000060406
[87] Endtz HP, van den Braak N, Verbrugh HA, et al. (1999)Устойчивость к ванкомицину: статус-кво и прежнее положение. Eur J Clin Microbiol 18: 683–690. дои: 10.1007/s100960050379
[88] Морено MRF, Сарантинопулос П., Цакалиду Э. и др.(2006) Роль и применение энтерококков в пищевых продуктах и ​​здоровье. Int J Food Microbiol 106: 1–24. doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2005.06.026
[89] Капелло М.С., Заппароли Г., Логриеко А. и др. (2017) Связь разнообразия винных молочнокислых бактерий с ароматом и вкусом вина. Int J Food Microbiol 243: 16–27.doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2016.11.025
[90] Hugenholtz J (2008) Молочнокислая бактерия как фабрика клеток для производства пищевых ингредиентов. Int Dairy J 18: 466–475. doi: 10.1016/j.idairyj.2007.11.015
[91] Hugenholtz J, Kleerebezem M, Starrenburg M, et al.(2000) Lactococcus lactis в качестве клеточной фабрики для производства высокого уровня диацетила. Appl Environ Microb 66: 4112–4114.
[92] Hugenholtz J, Smid EJ (2002)Нейтрацевтическое производство с использованием пищевых микроорганизмов. Curr Opin Biotech 13: 497–507. дои: 10.1016/S0958-1669(02)00367-1
[93] Hugenholtz J, Sybesma W, Groot MN, et al.(2002) Метаболическая инженерия молочнокислых бактерий для производства нутрицевтиков. Антон Леу 82: 217–235. дои: 10.1023/A:1020608304886
[94] Холс П., Клееребезем М., Шранк А.Н. и соавт. (1999) Преобразование Lactococcus lactis из гомолактической ферментации в гомоаланиновую с помощью метаболической инженерии. Nat Biotechnol 17: 588–592. дои: 10.1038/9902
[95] Бёрнер Р.А., Кандасами В., Аксельсен А.М. и соавт. (2018) Высокопроизводительные инструменты редактирования генома молочнокислых бактерий: возможности для продуктов питания, кормов, фармацевтики и биотехнологий. Доступно на: www.preprints.org.
[96] Йохансен Э. (2018)Использование естественного отбора и эволюции для разработки новых заквасок для ферментированных пищевых продуктов. Annu Rev Food Sci T 9: 411–428.
[97] ЕС (2013) Регламент (ЕС) № 1829/2003 Европейского парламента и Совета по генетически модифицированным продуктам питания и кормам. Off J Европейский союз L 268: 1–23.
[98] Derkx PM, Janzen T, Sørensen KI, et al.(2014) Искусство улучшения штаммов промышленных молочнокислых бактерий без использования технологии рекомбинантной ДНК. Факт о микробных клетках 13: S5. дои: 10.1186/1475-2859-13-S1-S5
[99] Bachmann H, Pronk JT, Kleerebezem M, et al. (2015)Эволюционная инженерия для повышения эффективности закваски при ферментации пищевых продуктов. Curr Opin Biotech 32: 1–7.
[100] Зейдан А.А., Поулсен В.К., Янзен Т. и соавт. (2017) Производство полисахаридов молочнокислыми бактериями: от генов до промышленного применения. FEMS Microbiol Rev 41: S168–S200. дои: 10.1093/femsre/fux017
[101] Де Анджелис М., де Кандиа С., Калассо М.П. и др.(2008)Выбор и использование автохтонных культур множественных штаммов для производства традиционного сыра Моцарелла с высоким содержанием влаги. Int J Food Microbiol 125: 123–132. doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2008.03.043
[102] Терзич-Видоевич А., Тонкович К., Лебош А. и соавт. (2015) Оценка аутохтонных молочнокислых бактерий в качестве закваски для производства белых рассольных и свежих мягких сыров. LWT-Food Sci Technol 63: 298–306. doi: 10.1016/j.lwt.2015.03.050
[103] Фрау Ф., Нуньес М., Герес Л. и др. (2016) Разработка автохтонной закваски для намазываемого козьего сыра. Food Sci Technol 36: 622–630. дои: 10.1590/1678-457x.08616
[104] Каргозари М., Мойни С., Басти А.А. и соавт.(2014)Влияние автохтонных заквасок, выделенных из сыра Сиахмазги, на физико-химические, микробиологические и летучие составные профили и органолептические характеристики сукук, турецкой колбасы сухого брожения. Мясная наука 97: 104–114. doi: 10.1016/j.meatsci.2014.01.013
[105] Каскет Р., Бенито М.Дж., Мартин А. и др.(2012) Использование автохтонных заквасок Pediococcus acidilactici и Staphylococcus vitulus при производстве «Чоризо» в двух различных традиционных отраслях. J Food Sci 77: 70–79.
[106] Тэлон Р., Лерой С., Леберт И. и др. (2008) Повышение безопасности и сохранение типичных сенсорных качеств традиционных сухих ферментированных колбас с использованием автохтонных заквасок. Int J Food Microbiol 126: 227–234.
[107] EFSA (2008 г.) Научное заключение комиссии по биологическим опасностям по запросу EFSA о ведении списка QPS-микроорганизмов, преднамеренно добавляемых в продукты питания или корма. EFSA J 928: 1–48.

Маленький мир — молочнокислые бактерии

Добро пожаловать в первый выпуск совершенно новой специальной функции «Маленький мир»! Каждый месяц мы будем публиковать очередной увлекательный и невероятно сумасшедший новый микроорганизм или еще одного микроскопического друга.В основном «Маленький мир» будет связан с работой, которую мы делаем в области безопасности пищевых продуктов. Однако время от времени мы будем выходить за рамки сферы безопасности пищевых продуктов, чтобы рассмотреть другую тему микробиологии, которую мы считаем очень крутой.

 

В этом месяце я представляю вам… барабанную дробь, пожалуйста… Молочнокислые бактерии (МКБ).

Классификация: Бациллы

Когда большинство людей думают о микроорганизмах и алкоголе, на ум сразу же приходят дрожжи. В конце концов, именно дрожжи отвечают за производство самого спирта в процессе брожения.В основном они едят сахар и выделяют алкоголь. Оказывается, важную роль играют и другие микроорганизмы, особенно в производстве вин посредством процесса, называемого яблочно-молочным брожением. Яблочно-молочные бактерии (MLB), которые являются подмножеством молочнокислых бактерий, способны превращать яблочную кислоту, содержащуюся в большинстве сортов винограда, в молочную кислоту. Это сильно влияет на общую кислотность (TA и/или pH) вина, но, что более важно, на его вкусовые характеристики. Винные гуру называют изменения вкуса «уменьшением резкости кислоты» и «приданием маслянистости» среди множества других вкусовых преимуществ.Яблочно-молочные бактерии естественным образом встречаются на винограде, однако в современном виноделии эта естественная флора обычно уничтожается, а определенный штамм добавляется обратно во время первичного брожения. Время добавления сложно, потому что MLB чувствительны к высоким концентрациям алкоголя и погибнут, если добавить их слишком поздно в процессе.

Помимо виноделия, молочнокислые бактерии являются одной из наиболее важных групп микроорганизмов, используемых при брожении пищевых продуктов. Они придают вкус и текстуру ферментированным продуктам, таким как йогурт, сыр, кисломолочное масло, сметана, колбаса, огуречные огурчики, оливки и квашеная капуста.Хотя многие молочнокислые бактерии ингибируют порчу пищевых продуктов, производя вещества, подавляющие рост, и большое количество молочной кислоты, некоторые виды могут сами быть агентами порчи, особенно в таких матрицах, как пиво, вино и переработанное мясо.

Хотя многие роды бактерий продуцируют молочную кислоту как первичный или вторичный конечный продукт ферментации, термин «молочнокислые бактерии» традиционно зарезервирован для родов отряда Lactobacillales, который включает Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus, Lactococcus и Streptococcus, а также к Carnobacterium, Enterococcus, Oenococcus, Tetragenococcus, Vagococcus, и Weisella .

Поскольку они получают энергию только за счет метаболизма сахаров, молочнокислые бактерии ограничены средой, в которой присутствуют сахара. Они обладают ограниченными биосинтетическими способностями, так как эволюционировали в среде, богатой аминокислотами, витаминами, пуринами и пиримидинами, поэтому их необходимо выращивать в сложных средах, удовлетворяющих всем их требованиям к питанию. Большинство из них являются свободноживущими или живут в полезных или безвредных ассоциациях с животными, хотя некоторые из них являются условно-патогенными микроорганизмами.Они содержатся в молоке и молочных продуктах, а также в разлагающихся растительных материалах. Это нормальная флора человека. Поскольку они настолько полезны, они часто являются единственным или основным компонентом многих пробиотических составов, продаваемых в качестве панацеи от любого количества распространенных заболеваний.

 

В Eurofins, , мы проводим тесты на молочнокислые бактерии, используя стандартные методы подсчета на чашках с агаром. В частности, метод, описанный в Сборнике методов микробиологического исследования пищевых продуктов (Глава 19 — Кислотообразующие микроорганизмы), иногда метод, описанный в Главе 8.070 Стандартных методов исследования молочных продуктов. В методах в основном используются два агара: агар MRS и агар APT для подсчета молочнокислых бактерий. Обе среды предназначены для восстановления молочнокислых бактерий и содержат пептон и декстрозу, которые поставляют азот, углерод и другие элементы, необходимые для роста. Полисорбат 80, ацетат, магний и марганец обеспечивают факторы роста для культивирования широкого спектра молочнокислых бактерий. Агар APT в основном используется для выделения гетероферментативных молочнокислых бактерий из мяса, тогда как агар MRS используется для общего выделения молочнокислых бактерий.На практике наиболее широко используется MRS.

Поскольку требования к выделению молочнокислых бактерий из различных пищевых матриц могут быть сложными, существует множество модификаций как для MRS, так и для APT или даже дополнительных сред, чтобы наилучшим образом адаптировать тест к матрице

Молочнокислые бактерии представляют собой большую и разнообразную группу, и, хотя их предпочтительные и оптимальные условия роста схожи, они все же немного различаются, и профиль питательных веществ среды, а также время инкубации и температура могут влиять и действительно влияют на восстановление.

В следующий раз, когда вы поднимете бокал вина для тоста с друзьями и семьей, не забудьте подумать о наших (в основном) хороших друзьях Лабрадорах!

 

Автор:

Дэн ДеМарко

Ученый-исследователь ( Ph.D микро/моль биология), мыслитель среднего звена, боулдерингист, любитель кошек, ненавистник рыбы

Давайте найдем решение.

Внеклеточный перенос электронов увеличивает ферментацию молочнокислых бактерий за счет гибридного метаболизма

Основные версии:

1) Методы и результаты анализов метаболитов описаны недостаточно.Если необходимо сделать выводы о выходе, ферментации и физиологии, потребуются дополнительные пояснения.

Мы благодарим редактора и рецензентов за поднятие этих важных вопросов. Мы пересмотрели разделы «Материалы и методы» и «Результаты», чтобы более подробно описать методы и результаты анализа метаболитов. В результаты мы включили новые данные (рисунок 5 и дополнительный файл 1), показывающие уровни формиата и пирувата при внеклеточном переносе электронов и условиях разомкнутой цепи.Мы также уточняем, что мы включили стандарты для ряда метаболитов, но наши измерения показывают, что эти соединения отсутствуют или находятся на достаточно низком уровне, чтобы не попасть в диапазон обнаружения.

Во-вторых, теперь мы также предоставляем более полную картину, которая позволяет нам делать количественные выводы об урожайности, ферментации и физиологии во время EET в L. plantarum . Наши новые данные об уровнях формиата и пирувата позволили нам отслеживать углерод и электроны на ~80% и ~85% соответственно.С помощью этой информации мы показываем, что EET увеличивает выход АТФ и продуктов ферментации на моль маннита (Y маннита, Y ферментации в таблице 1) примерно в 1,75 раза. Этот результат указывает на то, что EET обеспечивает более эффективное энергосбережение и большую ферментацию маннита в L. plantarum. Более точный учет электронов показывает, что L. plantarum использует соотношение эндогенных и экзогенных акцепторов электронов ~ 2:1 во время EET . Интересно, что выход биомассы на АТФ и на маннит (Y АТФ, Y маннит ) снижается на ~1.5x, показывая, что, хотя EET запускает более быстрое и эффективное сохранение энергии, эти катаболические процессы также менее связаны с анаболическими процессами. Таким образом, пересмотренная рукопись обеспечивает улучшенное, многогранное представление об этом гибридном метаболизме.

2) Некоторые утверждения завышены и нуждаются в пересмотре или, что еще лучше, в подкреплении дополнительными экспериментальными данными.

Мы пересмотрели утверждения, чтобы более точно отразить наши выводы, а для других утверждений предоставили дополнительные экспериментальные данные для их дальнейшего подтверждения следующим образом:

(1) Мы предоставляем новые данные по формиату и пирувату и влияние этих данных на выход АТФ и продуктов ферментации (обсуждалось в нашем ответе на пункт 1 выше).

(2) Мы предоставляем новые доказательства того, что L. plantarum выполняет EET с физиологически релевантными (низкими) концентрациями DHNA (обеспокоенность, высказанная рецензентами № 2 и № 3). ДГНК присутствует в различных концентрациях (0,09–0,5 мкг/мл) в пищевых продуктах и ​​других средах, в которых обитают L. plantarum . Наши новые данные (рисунок 1 — дополнение к рисунку 3) показывают, что L. plantarum , снабженный 0,010 мкг/мл ДГНК, что находится на нижней границе этого диапазона, по-прежнему вызывает значительное снижение тока и железа.Кроме того, теперь мы показываем, что этот DHNA-зависимый EET вызывает значительное снижение pH (рис. 1 — дополнение к рисунку 3), указывая на то, что EET влияет на физиологию L. plantarum .

Наконец, хотя эти данные указывают на то, что физиологически значимые уровни ДГНК оказывают физиологическое воздействие на L. plantarum в лабораторных культуральных средах, мы также уточняем наши выводы, чтобы объяснить, что степень и физиологическое воздействие EET будет зависеть от условий окружающей среды и питания. ниши л.plantarum обитает (строки 153-162).

(3) Предоставляется дополнительная справочная информация о целесообразности и необходимости измерения окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) (вопросы, высказанные рецензентами № 1 и 2) (строки 213–217). Соответствующие статистические тесты теперь также применяются к данным ОВП. Наконец, включены новые данные (рис. 3B и рис. 3 — дополнение к рисунку 1), показывающие, что добавка ДГНК необходима для надежного снижения ОВП у дикого типа L. plantarum , дополнительно связывая активность EET с его способностью модулировать внеклеточный ОВП во время ферментации. .

(4) Рецензент №3 предположил, что утверждение о том, что EET протекает независимо от дыхания, может быть преувеличено. Теперь мы объясним наше текущее понимание и ограничения этого понимания. Наши результаты показывают, что EET происходит через дыхательный белок, но генерация АТФ во время EET в основном производится фосфорилированием на уровне субстрата, а не окислительным фосфорилированием. Мы также признаем, что EET может включать другие пока еще не идентифицированные дыхательные компоненты (линии 478-485 и 504-5) и что мы не можем исключить образование АТФ путем окислительного фосфорилирования (линии 482-485).

Рецензент №1 (Рекомендации авторам):

1) Единственный недостаток: Недостаточно описаны методы и результаты анализов метаболитов. Это требует объяснения, если необходимо сделать выводы о выходе, ферментации и физиологии.

В статье приводятся убедительные доказательства того, что отвлечение электронов на внешние акцепторы является стоком электронов. Однако, хотя количественные выводы о ферментации сделаны, только ~ 30% маннита может быть объяснено в условиях EET, которым посвящена эта статья.Другими словами, статья о том, куда уходят электроны, но большинство электронов отсутствует.

Уточните, может ли этот штамм выделять такие продукты, как полимеры сахаров, сахара, пируват, формиат, глицерин, ацетоин или бутандиол. Укажите, были ли стандарты для них включены в анализ продукта (детектор RI может обнаружить почти все из них). Объясните, почему отсутствует формиат (его не измеряли?), поскольку это позволило бы определить поток через PFL по сравнению с экскрецией пирувата, поглотителем углерода ацетоина или бутандиола.Может ли отсутствующий углерод быть следствием экскреции частично окисленного сахара, такого как фруктоза (который также будет обнаружен на детекторе RI), или накопления запасного полисахарида?

Мы благодарим рецензента за его решительное одобрение нашей рукописи и четкие рекомендации по улучшению.

В исправленной рукописи мы предоставляем дополнительные данные, показывающие, где ~ 80% углерода уходит в условиях EET (Дополнительный файл 1) и куда большая часть углерода уходит в условиях разомкнутой цепи.С этой более полной информацией наши балансы составляют от 77 до 96% электронов (см. Дополнение к файлу 1). Эти новые данные более полно подтверждают наш вывод о том, что EET увеличивает выход продуктов ферментации, метаболический поток и подкисление окружающей среды.

A) Ответьте на эти вопросы в разделе около строки 299; где продукты брожения упоминаются как присутствующие или отсутствующие. Что искали, но не нашли (лактат да, сукцинат нет), а что не искали (пируват? формиат? ацетоин и т.д.).Это дает понять, что углерод не пропал, просто методы не смогли его обнаружить.

Мы согласны с рецензентом по этой рекомендации внести больше ясности в отношении методов и результатов анализа метаболитов. В результате мы включили дополнительную информацию в Материалы и методы (строки 712-720) и в Результаты (строки 323-325 и 328-335). Как подробно описано ниже, мы можем учесть ~ 80% углерода и электронов в условиях EET, которые захватывают большую часть как углерода, так и потока электронов.

С помощью наших методов ВЭЖХ мы смогли обнаружить следующие соединения с использованием стандартов: ацетат, формиат, пируват, малат, лактат, сукцинат, оксалатацетат, фумарат, этанол, ацетоин, бутандиол, маннит, глюкоза и фруктоза (теперь указаны в строках 712). -720 в материалах и методах). Несмотря на обширные исследования, L. plantarum не сообщается о производстве запасных полисахаридов, и поэтому очень маловероятно, что запасные полисахариды могут объяснить оставшийся недостающий углерод.

Мы обнаружили большие и значительные изменения в концентрации основных конечных продуктов ферментации, ацетата, лактата и этанола (рис. 5). Мы обнаружили значительные, но небольшие изменения в производстве пирувата и формиата (теперь показано на рисунке 5 — дополнение к рисунку 2). Мы не обнаружили в образцах фруктозу, малат, глюкозу, оксалоацетат, фумарат, ацетоин или 2,3-бутандиол. Мы включили эту новую информацию в пересмотренный раздел «Результаты» (строки 333–334). Мы также теперь включаем углерод в биомассу как часть извлечения углерода в обновленную таблицу 1 и обновленную таблицу S1.(Мы также пересмотрели другие части таблицы S1, чтобы исправить предыдущую ошибку.)

В совокупности эти обновленные измерения увеличивают извлечение углерода, наблюдаемое как в условиях EET, так и в условиях OC. В условиях EET ~80% углерода восстанавливается в продуктах брожения, тогда как в условиях OC мы можем объяснить ~55% углерода. Мы не измеряли производство CO 2 , потому что наши биоэлектрохимические реакторы не являются газонепроницаемыми. Таким образом, мы предполагаем, что отсутствующий углерод, вероятно, связан с образованием CO 2 , но мы не можем исключить образование других неидентифицированных метаболитов.

B) Таблица 1 и все другие таблицы, в которых выполняются расчеты, нуждаются в существенных уточнениях, поскольку поток NADH предполагается по исчезновению маннита (предположение о 3 NADH, которое было бы неверным, если бы были созданы сахара, глицерин или пируват), и судьбы NADH + Выходы АТФ основаны на небольшой подгруппе обнаруженных продуктов ферментации. Утверждения вроде строки 347 «ЭЭТ позволили клеткам производить больше продуктов ферментации на моль маннита» не могут быть сделаны. Также нельзя однозначно сказать, какой % электронов ушел на электроды, и что такое ЯАТФ.Во всяком случае, тот факт, что смесь лактата, ацетата и этанола не приводит к резкому сдвигу в сторону производства ацетата (что обычно является результатом любой системы с поглотителем НАДН, такой как межвидовой перенос водорода), удивителен и указывает на то, что происходит что-то необъяснимое. на.

Мы согласны с рецензентом в том, что качественные наблюдения весьма неожиданны и что наши количественные расчеты должны тщательно указывать, какие неопределенности остаются. Мы также считаем, что наши расчеты необходимо рассматривать в контексте предшествующей обширной литературы по L.plantarum (McFeeters and Chen, 1996 – Food Microb ; Teusink et al., 2006 – J Biol Chem):, (Teusink et al., 2009 – Plos Comp Biol ).

Дополнительный контекст к изменениям, внесенным в рукопись: наши улучшенные данные (таблица 1) теперь согласуются с существующей литературой по L. plantarum, , что позволяет нам проводить количественную оценку изменений в АТФ и НАДН. В частности, наши результаты теперь показывают извлечение углерода (~ 80%) в пределах 10% от предыдущих исследований L.plantarum метаболизм (~ 90-105%, см. ссылки ниже). Кроме того, наши исследования исследуют тот же спектр метаболитов, что и в этих предыдущих исследованиях. за единственным исключением CO 2 (CO 2 нельзя измерить с помощью наших существующих биоэлектрохимических реакторов, поскольку они не являются газонепроницаемыми). Поскольку производство CO 2 не регенерирует NADH или не производит АТФ, отсутствие учета CO 2 не повлияет на балансы АТФ или НАДН. Таким образом, выводы, которые мы делаем о количественном определении АТФ, образующегося при фосфорилировании на уровне субстрата, согласуются с другими количественными выводами из предыдущей работы на L.plantarum метаболизм (Dirar and Collins, 1972 – J Gen Microbiol ).

В ответ на комментарий рецензента мы теперь используем два разных набора допущений относительно образования НАДН и представляем полученные значения в виде диапазона регенерации НАДН. Как описано в дополнительном файле 1, метод 1 использует концентрацию метаболитов для расчета производства НАДН, по существу предполагая, что все производство НАДН связано с производством метаболитов. Поскольку он не включает НАДН, образующийся в результате потребления маннита, направленного на биосинтез или другие неидентифицированные продукты ферментации, метод 1, вероятно, занижает общее количество произведенного НАДН, что приводит к более высоким значениям регенерации НАДН.И наоборот, Метод 2 оценивает НАДН, образующийся при потреблении маннита, по существу предполагая, что НАДН образуется всякий раз, когда потребляется маннит. Поскольку потребление маннита может привести к биосинтезу или неопознанным продуктам ферментации без образования НАДН, метод 2, вероятно, завышает общее количество произведенного НАДН, что приводит к более низким значениям регенерации НАДН. В свете этой неопределенности мы теперь используем оба метода и представляем диапазон для регенерации NADH.

Опять же, отсутствие углеродного баланса никоим образом не отменяет качественного вывода о том, что электроны маннита отклоняются на EET, или убедительности доказательств EET.Электроны на электроде или в железе реальны и исчисляемы, это лишь ограничивает количественные утверждения, которые можно сделать.

Мы признаем, что наши измерения не учитывают весь углерод, однако в пересмотренной рукописи эти количественные погрешности теперь ограничены ~20% из-за значительного улучшения баланса углерода и электронов. Чтобы решить проблему рецензента, мы указали ограниченную степень этих неопределенностей в рукописи (строки 363–365).

2) Л136; Зарегистрированные Geobacter плотности тока легко достигают 1000 мкА/см2 для плоских поверхностей, а не 100-200.

Следуя предложению рецензента № 2, мы теперь сравним текущую продукцию различных видов, нормированную на грамм биомассы белка (строки 140-145). Это нормализованное значение является лучшим показателем для сравнения EET на клеточном уровне среди разных видов.

3) Рисунок 3B: Много вопросов об этом эксперименте. Это единственный раз, когда он появляется, но используется как количественный способ сравнения мутантов.

а) Укажите, было ли железо (III) в среде восстановлено мутантами во время этого анализа — снижение окислительно-восстановительного потенциала в равной степени предполагает, что это было (что противоречит 3А).

b) Укажите окончательное значение pH во время этих экспериментов — pH может повлиять на E{знак градуса}’.

c) Отсутствие ДГНК всегда используется в качестве надежного отрицательного контроля в других экспериментах, предоставьте любые данные, которые показывают, является ли добавление ДГНК существенным для падения мВ в этом анализе, чтобы мы знали, что это также анализ EET.

Из-за отсутствия лучшего доказательства/контроля, это один из самых слабых фрагментов данных в основной части, особенно рядом с более надежными данными Fe/current. Подходит для добавок, но не является окончательным как есть.

Теперь мы представляем предысторию и обоснование нашего использования экспериментов с ОВП (строки 213-217). Внеклеточный окислительно-восстановительный потенциал также называют окислительно-восстановительным потенциалом (ОВП), который представляет собой соотношение всех окислительных и восстановительных компонентов в окружающей среде (Killeen et al. , 2018 – Ам. Дж. Энол. Витик.). Окислительно-восстановительные реакции преобладают при брожении пищевых продуктов (полный список см. в Hansen, 2018 — Curr. Op. Food. Sci.), а ОВП напрямую влияет на результат ферментации с молочнокислыми бактериями (Brasca et al. , 2007 — J. App. Micro., Olsen and Pérez-Díaz 2009 – J. Food Sci.).

A) Уже после одного часа инкубации в mMRS наблюдалась значительная разница в ОВП между диким типом и делеционным мутантом ndh3 . Это изменение также наблюдалось для делеционного мутанта pplA после инкубации в течение трех часов.Различия ОВП между штаммами дикого типа и двумя мутантными штаммами сохранялись на протяжении всего эксперимента. Кроме того, мы отмечаем, что другие факторы, помимо EET, будут влиять на ОВП. Хотя наши новые данные показывают, что ДГНК и, следовательно, способность EET являются основным фактором снижения ОВП, L. plantarum и родственные бактерии (например, L. lactis ) обладают НАДН-оксидазой и, следовательно, способны восстанавливать O 2 , тем самым также способствуя снижению ОВП (Tachon et al. , 2010 – App.и Окр. Микро). Следовательно, хотя мы ожидаем, что железо было восстановлено штаммом L. plantarum дикого типа, это было не единственное редокс-активное соединение. Мы пересмотрели текст (строки 219-228) и рисунок 3B, чтобы прояснить эти различия.

B) Значения pH вместе с экспериментальными данными, собранными в ответ на комментарий C (ниже), были добавлены к новому рисунку 3 — дополнению к рисунку 1. pH культуральной среды был одинаковым для штаммов дикого типа и мутантных штаммов. Поэтому очень маловероятно, что различия в наблюдаемых значениях ОВП объясняются только рН.

C) Мы ценим предложение рецензента о включении контрольной группы без DHNA. Мы провели этот эксперимент, и результаты включены в виде рисунка 3 — дополнения к рисунку 1. Как и ожидалось, отсутствие ДГНК во время роста L. plantarum привело к значительно более высоким значениям ОВП.

4) Идея относительно фенотипа ∆pplA — два условия требуют EET, но оксиды железа должны быть акцепторами с более низким потенциалом, чем анод, который находится в состоянии высокой движущей силы >+400 мВ.Анод достаточно высок, чтобы окислять что-то вроде ДГНК (E {знак градуса}’ ~ 70 мВ) или хелатных металлов. PplA может быть более необходимым при низком потенциале флавинов. Предоставленные данные нельзя использовать для сравнения влияния определенных концентраций рибофлавина на скорость восстановления железа (только степени) по сравнению с текущими показателями производства, но они могут быть доступны.

Мы согласны с рецензентом в том, что L. plantarum , вероятно, использует разные механизмы и белки для EET в зависимости от окислительно-восстановительного потенциала внеклеточного акцептора электронов.Действительно, PplA использует FMN в качестве своего окислительно-восстановительного кофактора (E 0 ~ -150 мВ и -350 мВ), поэтому он может восстанавливать только акцепторы электронов с более низким потенциалом (для ферригидрита E 0 ). ~ -100 мВ -+100 мВ). Мы также считаем, что механизмы и белки для EET зависят от предшествующих условий роста для L. plantarum перед добавлением внеклеточного акцептора электронов. В исправленной рукописи мы приводим эти гипотезы и указываем, что их проверка является предметом будущей работы в наших лабораториях (строки 551-553).

5) Строка 311, Потребуются дополнительные данные, чтобы использовать продукцию сукцината в качестве доказательства за или против дыхания. Моль пирувата может выделяться в виде сукцината из-за окисления в цикле трикарбоновых кислот (что указывает на дыхание), что проявляется в виде избытка электронов по отношению к количеству произведенного сукцината (поскольку для производства ОАА необходимо будет использовать дополнительный пируват). И наоборот, сукцинат может быть связан с удалением электронов по восстановительному пути (указывающему на ферментацию). Ни один из них не может быть исключен из-за отсутствия хорошего восстановления углерода или электронов, хотя нереспираторный восстановительный путь наиболее логичен.

Хотя рассуждения рецензента верны, L. plantarum, , как и другие молочнокислые бактерии, обладает только редуктивной ветвью цикла ТСА; он не имеет окислительной ветви (Tsuji et al., 2013 – Enzyme Microb Technol ). Таким образом, мы можем исключить возможность окисления цикла ТСА, оставив восстановительную ветвь как единственный путь получения сукцината. В соответствии с предшествующей литературой, мы обнаружили лишь следовые количества сукцината среди многих метаболитов цикла ТСА, которые мы искали: сукцинат, фумарат, оксалоацетат, цитрат, малат.Таким образом, мы уверены, что метаболический поток через редуктивную ветвь цикла ТСА был маргинальным, если он присутствовал. В исправленной рукописи мы теперь объясняем, что L. plantarum не обладает окислительной ветвью цикла ТСА и что наши измерения были чувствительны к этим другим промежуточным продуктам цикла ТСА, но не обнаруживали их (строки 308-310 и 312- 314).

6) Таблица 1/строка 403-: Низкий уровень YATP в клетках, использующих EET, является возможной «другой стратегией преобразования энергии».(Примечание: механизм рассеивания энергии/Рассела будет «рассеиванием АТФ», а не накоплением). Я бы предположил, что разделение производства кислоты и роста при низком pH кажется вероятным. У большинства штаммов простой гликолитический путь функционирует при низком внешнем pH, но сложные процессы синтеза белка и репликации ингибируются, АТФ из оборота субстрата необходим для поддержания pmf и внутреннего pH, а высокие внутренние органические кислоты становятся токсичными. Цитируемые данные о выходе/pH может быть трудно найти, поскольку они относятся к 80-м годам, когда каждую молочнокислую бактерию называли стрептококком, но поскольку культуры без EET при нейтральном pH приблизились к YATP Bauchop и Elsden, а культуры EET при рН 4 были лишь частью этого, эти данные выглядят как обычное поведение многих молочнокислых бактерий.В будущих сравнениях контроль pH может помочь оценить выход энергии из EET. Первая статья, которую я нашел при быстром поиске, чтобы проиллюстрировать влияние pH, была: Russell and Dombrowski, DOI: 10.1128/aem.39.3.604-610.1980.

Мы благодарим рецензента за эти идеи. Мы удалили из рукописи упоминание об утечке энергии. Поскольку наши данные показывают, что EET не влияет на конечную биомассу, тогда как на сохранение энергии влияет, кажется вероятным, что рост не сильно связан с сохранением энергии в условиях EET.Мы полностью согласны с предположением рецензента о том, что низкий pH в условиях EET может разъединить образование и рост АТФ. Мы также предполагаем, что эта АТФ, полученная в результате фосфорилирования на уровне субстрата, может использоваться для создания протонной движущей силы для поддержания внутриклеточного pH и биосинтетических функций. Мы включили эту гипотезу в основную рукопись (строки 406–409).

7) Значение выхода Geobacter ATP/субстрат в таблице S2 кажется очень высоким. Махадеван говорит, что Geobacter производит 0.5 моль АТФ/моль ацетата при использовании внеклеточных акцепторов (в 3 раза выше при использовании внутренних акцепторов, таких как фумарат). Если я понимаю поправку на 6-углеродные соединения, сделает ли это значение для Geobacter, использующего EET, равным 1,5 моль АТФ / моль 6-C субстрата?

Мы благодарим рецензента за это исправление. Мы неправильно предоставили термодинамическую границу для выхода АТФ/субстрата из упомянутого исследования. Теперь мы приводим значение 1,5 моль АТФ/моль углеродного субстрата (0,5 моль АТФ/моль ацетата) (Mahadevan et al., 2006 г. – Appl Environ Microbiol ) в дополнении к файлу 2.

Рецензент №2 (Рекомендации авторам):

Строка 21 — подобные аббревиатуры делают нашу область более сложной для понимания и в них нет необходимости. Действительно ли представленная работа поддерживает «сбережение энергии»? Рост, по-видимому, происходит после того, как происходит активность EET, а не вместе с ней, как обсуждается ниже.

Мы согласны с рецензентом в том, что широкая научная аудитория сочтет аббревиатуру FLEET запутанной и исключила ее из рукописи.

Рецензент также задается вопросом, указывают ли наши результаты на то, что EET способствует сохранению энергии у L. plantarum . В биохимии сохранение энергии определяется как преобразование организмом световой или химической энергии в клеточную энергию в форме АТФ (Russell and Cook 1995 – Microbiol Rev ). В быстро делящихся клетках сохранение энергии, катаболический процесс, связано с ростом, анаболическим процессом. Однако катаболизм не обязательно должен сочетаться с анаболизмом, и сохранение энергии все еще может происходить в клетках, которые не делятся быстро, т.е.грамм. в суспензиях покоящихся клеток (Russell and Cook 1995 – Microbiol Rev ).

В L. plantarum EET увеличивает скорость преобразования химической энергии (в манните) в клеточную энергию (в АТФ) на клетку примерно в 1,75 раза (рис. 5C), указывая на то, что EET увеличивает скорость обмена энергией на ячейку. EET увеличивает количество клеточной энергии, полученной на химическую энергию (Y маннит ) (таблица 1) примерно в 1,75 раза, что указывает на то, что EET также является более эффективной стратегией сохранения энергии в L.подошвенный .

Чтобы понять, как анаболический процесс сохранения энергии связан с катаболическим процессом роста, мы можем сравнить изменения АТФ с изменениями биомассы. В начале EET повышение уровня АТФ сопровождается значительным сокращением лаг-фазы (рис. 1C, 4C). Поскольку лаг-фаза — это период, который микроорганизмы используют для накопления АТФ для экспоненциального роста, этот укороченный период предполагает, что катаболические и анаболические процессы на этой стадии хорошо связаны. Однако к стационарной фазе выход биомассы (таблица 1) снижался в условиях EET, что свидетельствует о гораздо более слабом сочетании катаболических и анаболических процессов.

Строка 27 – «выход ферментации» относится к выходу биомассы или выходу продукта ферментации?

Текст был исправлен для уточнения того, что здесь обсуждается «выход продукта ферментации».

Строка 29, Строка 45, Строка 75, Строка 86, Строка 479 – смесь ферментации и дыхания известна у Shewanella уже более десяти лет (см. Hunt et al., 2010, JBact). Описание в строке 517, касающееся основного вывода из этой ссылки, неверно.PMF не используется S. oneidensis анаэробно для образования АТФ, о чем свидетельствует устойчивый анаэробный рост мутанта АТФ-синтазы.

Во-первых, наша работа была очень вдохновлена ​​наблюдениями S. oneidensis и другими работами, поэтому мы приносим свои извинения за непреднамеренное упущение Hunt et al. J. Bacteriology 2010 ссылка во введении и неверная формулировка результата синтеза АТФ. В исправленной рукописи мы удалили ссылку на S.oneidensis как хорошо изученный респираторный микроорганизм (строка 45) заменили ссылку 14 на Hunt et al. J. Bacteriology 2010 (наше первоначальное намерение) (строка 80), удалено слово «недавний» при описании этих результатов (строка 85) и пересмотрено обсуждение, чтобы правильно описать, что восстановление фумарата поддерживает создание АТФ посредством фосфорилирования на уровне субстрата, а не PMF. в S. oneidensis (строка 523).

Во-вторых, мы не утверждаем, что наша работа является первым наблюдением гибридного метаболизма, сочетающего ферментацию и дыхание.Скорее, эта работа количественно объясняет другое сочетание ферментации и дыхания, которое одновременно контрастирует с предыдущей работой и расширяет ее. В противовес предыдущему наблюдению о том, что фосфорилирование на уровне субстрата является основной стратегией сохранения энергии во время анаэробного восстановления фумарата в неферментативном организме ( S. oneidensis ), наша работа демонстрирует, что во время восстановления происходит смешение ферментации и дыхания. твердые акцепторы электронов в преимущественно ферментативном организме ( L.plantarum ) (строки 28-30, 525-527). Выходя за рамки предыдущих качественных наблюдений, мы показываем, что этот гибридный метаболизм приводит к ~1,75x более эффективному и ~1,75x более быстрому сохранению энергии (Y маннит , поток маннита), но в целом связь между анаболизмом и анаболизмом в ~1,5 раза слабее. катаболизм (более низкий выход биомассы). Кроме того, мы обнаруживаем, что этот гибридный метаболизм существенно влияет на внутриклеточное окислительно-восстановительное состояние, и показываем, что окислительно-восстановительные изменения возникают из-за использования эндогенных и внеклеточных акцепторов электронов ~ 2: 1.Это более полное обсуждение включено в рукопись (строки 525-535).

Строка 61 – здесь подразумевается, что МКБ являются ауксотрофными по гему и менахинону, но это должно быть указано явно.

Текст был изменен с учетом предложения рецензента (строки 66-68).

Страница 8 (вверху) – сравнение с другими организмами не особенно полезно, если только ток на элементарную клетку или единицу биомассы не определен количественно, а также не кажется особенно важным для общей темы этой рукописи.

Мы согласны с рецензентом в том, что ток следует нормализовать на единицу биомассы, и мы считаем, что это нормализованное значение обеспечивает контекст того, насколько значительным является EET как метаболическая активность. В пересмотренной рукописи мы нормализуем ток от L. plantarum на единицу белка и сравниваем это значение с зарегистрированными значениями для Geobacter Sulfurereducens и Shewanella oneidensis MR-1 (строки 140-147).

Строка 152 — предсказано кодирование

Текст был изменен, чтобы указать предполагаемый белок, кодируемый pplA .

Строка 182 — предсказано кодирование

Текст был изменен, чтобы указать предполагаемый белок, кодируемый ndh3 .

Строка 183 – в состоянии проверено.

Текст был изменен с учетом предложения рецензента.

Строка 200 – разве это уже не известно из работы с Listeria?

Предыдущая работа с ListeriaListeria monocytogenes (Light et al., 2018) показала, что активность редуктазы железа связана с присутствием PplA и Ndh3.Однако, как респираторный вид, L. monocytogenes имеет метаболическую стратегию, отличную от молочнокислых бактерий. Таким образом, обнаружение того, что восстановление железа связано с PplA и Ndh3 у молочнокислых бактерий, является новым. Кроме того, наша работа впервые для любой бактерии показывает, что ndh3 и pplA активируются во время роста в присутствии DHNA и железа.

Строка 206 — неясно, что такое «внеклеточный окислительно-восстановительный потенциал», мне неясно, существенны ли какие-либо различия на рисунке 3B.Я предполагаю, что это измерение Fe(II) / Fe(III) в среде?

Внеклеточный окислительно-восстановительный потенциал также называют окислительно-восстановительным потенциалом (ОВП), который представляет собой соотношение всех окислительных и восстановительных компонентов в окружающей среде (Killeen et al. , 2018 – Am. J. Enol. Vitic . ). Текст был пересмотрен, чтобы дать определение ОВП и эту дополнительную информацию, чтобы подчеркнуть его важность (строки 213-217).

Значительные различия в ОВП были обнаружены между штаммами дикого типа и мутантными штаммами.Фигура 3B была изменена, чтобы показать, в какие моменты времени значения ОВП различались между штаммами L. plantarum дикого типа и мутантными штаммами .

Рецензент прав в том, что комплексы железа (II)/железа (III) влияют на ОВП, но существует много других факторов снижения ОВП в среде MRS, таких как потребление кислорода МКБ с НАДН-оксидазой (Zotta et al. ). , 2017 – J. App. Micro ) (см. также ответ рецензенту №1). Этот важный аспект эксперимента теперь описан в рукописи (строки 219-223).

Рисунок 3D – включили ли авторы штамм, у которого не было кластера?

Нет, мы не исследовали штамм, в котором отсутствовал локус FLEET, поскольку этот эксперимент был разработан для изучения важности именно PplA для текущей продукции. Скорее, мы исследовали штаммы, в которых отсутствует локус FLEET, с помощью нашего анализа восстановления Fe 3+ , поскольку этот эксперимент позволяет одновременно тестировать большее разнообразие видов. Мы считаем, что предложение рецензента будет полезным расширением нашего эксперимента, и мы включим его в наши будущие исследования.

Строка 252 – мне непонятно, как ICP-MS может различать железо внутри клетки и связанное с клеточной поверхностью.

Благодарим за вопрос рецензента. Хотя ICP-MS не может пространственно разделить железо, которое является внутриклеточным по сравнению с внеклеточным, мы удалили металлы, связанные с поверхностью, дважды промывая клетки в PBS перед выполнением ICP-MS. Эта процедура промывки была показана на других бактериях для удаления слабо связанных металлов (см. Kumar et al., 2020 – Нац. науч. Отчеты и Arauz et al. , 2008 – Дж. Хаз. материалы). Раздел «ICP-MS» был добавлен в «Материалы и методы» (строки 811–821) для уточнения этих моментов.

Строка 256 – тестировались ли другие металлы? Марганец часто заменяет железо в ферментах железозависимых бактерий. Оксид марганца также является известным субстратом для EET у Geobacter и Shewanella и может иметь важное питательное значение для LAB.

Для простоты мы сосредоточились на внутриклеточных концентрациях железа в бумаге, но действительно ICP-MS также смогла обнаружить другие металлы в L.plantarum клетки. Теперь мы включаем другие результаты анализа ICP-MS на рис. 4 — дополнения к рисунку 1 и 2. Хотя количества бария и кальция были значительно ниже и выше у мутанта ndh3 по сравнению со штаммом дикого типа, соответственно, эти различий не наблюдалось для дикого типа L. plantarum при выращивании в культуральной среде, имитирующей EET (mMRS с DHNA и добавками железа), по сравнению с контрольной средой mMRS. Кроме того, ожидается, что эти два металла не будут окислительно-восстановительными металлами для EET.

Строка 262 — означает ли это, что большое количество выросших клеток теперь мертво?

Обозреватель делает интересное наблюдение. Действительно, сочетание 4-кратного увеличения сухой массы и только 2-кратного увеличения жизнеспособных клеток может указывать на то, что часть биомассы была мертвой или недостаточно метаболически активной для образования колонии в момент взятия пробы. В поддержку этой идеи наши измерения плотности клеток с помощью OD 600 показывают, что клетки достигают стационарной фазы вскоре после достижения максимальной плотности тока.Кроме того, вскоре после максимальной плотности тока (после 2-го дня, рис. 3C) скорость потребления маннита, производство лактата и производство этанола снижаются (рис. 4). Таким образом, мы предполагаем, что в точке максимальной плотности тока, когда были измерены сухой вес и КОЕ, клетки вступают в стационарную фазу, и часть из них метаболически неактивна или мертва. В пересмотренной рукописи мы указываем, что это несоответствие может быть связано с повышенным кислотным стрессом на L.plantarum в результате состояния EET (строки 337-340).

Рисунок 4 (и Рисунок 1) – я не понимаю, почему максимальный выходной ток полностью отделен от пиков биомассы. Через 24 ч (максимальный ток) роста в основном не происходило. На 2-е и 5-е сутки, когда биомасса наибольшая (в культуре WT), ток вырабатывается очень слабо. Это кажется прямым доказательством того, что EET не связан с метаболизмом у этих бактерий. Измерения АТФ проводили через 24 часа, когда OD мутанта снижается (таким образом, можно ожидать меньшего количества АТФ).Та же проблема с измерением NAD/NADH.

Мы приносим свои извинения за то, что внесли здесь путаницу, которая возникла из-за отсутствия ясности относительно того, какие измерения плотности тока и биохимические измерения были получены в разных экспериментах. Мы пояснили в подписях к рисункам, что один и тот же набор экспериментов дал графики плотности тока на рисунке 3 и измерения метаболитов и pH, показанные на рисунке 5. Мы также пояснили, что для получения плотности тока, показанной на рисунке, использовался другой набор экспериментов. Рисунок 1C и соотношения АТФ и НАД/НАДН, показанные на рисунке 4.

Сравнение данных, показанных на рис. 1C и 4C, показывает, что за максимальным током следует максимальное значение OD. Через сутки плотность тока достигла своего максимума, но значительного увеличения биомассы планктона не наблюдалось. Между первым и вторым днем ​​вырабатывается более низкий, но значительный ток, плотность клеток достигает ~ 90% от своего максимума, а потребление маннита и производство лактата также резко возрастают. В целом, эти наблюдения показывают, что за текущим производством следует увеличение роста и метаболического потока.Мы предполагаем, что задержка, наблюдаемая между текущим производством и ускорением роста и метаболитов, может быть временем, необходимым клеткам для накопления АТФ и соединений, необходимых для начала экспоненциального роста (теперь включено в строки 274-278). В будущих экспериментах мы стремимся более точно связать производимый ток и рост путем постоянного мониторинга плотности клеток L. plantarum в условиях EET.

Рисунок 4C. Линии не определены в легенде рисунка. Кроме того, рост следует отображать в полулогарифмической шкале, см.: https://schaechter.asmblog.org/schaechter/2018/07/why-you-must-plot-your-growth-data-on-semi-log-graph-paper.html

Мы выполнили рекомендацию рецензента и соответствующим образом отредактировали рисунок 4C.

Рисунок 5. Судя по кривой роста, показанной на рисунке 4, культура ОС отстает и не достигает максимальной оптической плотности до 5-го дня. Как выглядят эти измерения на 5-й (или 6-й) день? Кажется вероятным, что авторы делают выводы о клетках в двух разных состояниях (стационарная фаза и экспоненциальная фаза), а не сосредотачиваются на обнаружении того, что наличие внешнего акцептора электронов, по-видимому, ускоряет метаболизм клеток.

Рецензент прав в том, что во время измерения АТФ и НАД/НАДН клетки, выполняющие ЭЭТ, и клетки, находящиеся под ОС, находились на разных стадиях роста. На рисунке 4 мы исследовали, как EET в L. plantarum влияет на рост, АТФ и внутриклеточное окислительно-восстановительное состояние. Чтобы показать эту связь, мы решили измерить АТФ и НАД + /НАДН, когда скорость EET максимальна (максимальная плотность тока). Эти измерения показывают, что энергетический обмен значительно ускоряется и изменяется под действием EET: клетки демонстрируют более высокую жизнеспособность, накопление биомассы и АТФ и поддерживают более высокое соотношение НАД+/НАДН.Мы согласны с тем, что выполнение этих измерений в другие моменты времени даст более динамичную картину взаимосвязи между EET, сохранением энергии и балансировкой окислительно-восстановительного потенциала. Наши лаборатории ответят на эти вопросы в будущих исследованиях.

Строка 465 — описание экспериментальной установки в 2B не включает добавление флавинов для анализа восстановления железа, поэтому неясно, почему авторы утверждают, что и флавины, и хиноны необходимы для EET у различных видов LAB.

Мы включили в это утверждение как флавины, так и хиноны, потому что мы показываем, что флавины необходимы для EET на рис. 1 (дополнение к рисунку 1D) и рис. 1 (дополнение к рисунку 2D). Флавины необходимы в качестве кофакторов для Ndh3 (как FAD — см. Heikal et al., 2014 — Mol Micro) и PplA (как FMN — см. Light et al., 2018 — Nature). L. plantarum и несколько других молочнокислых бактерий, которые, как мы обнаружили, EET-активны, являются ауксотрофными по отношению к рибофлавину (Burgess et al., 2004 – Appl Environ Microbio ), поэтому рибофлавин уже добавлялся в питательную среду как сам витамин (в CDM) или в составе дрожжевого экстракта (в MRS).В анализе восстановления железа клетки являются метаболически активными, но не растут, и у них будет достаточно holo-Ndh3 и holo-PplA, перенесенных из их питательной среды, для выполнения EET. Это подтверждается новыми данными на рис. 1, приложение 1Е, где дополнительное добавление рибофлавина к mMRS не увеличивало последующее восстановление железа. Таким образом, мы решили не включать рибофлавин в анализ восстановления железа, используемый для рисунка 2B.

Строка 473 – Снижение содержания железа и электродов зависит от добавления ДГНК.Могут ли эти клетки когда-либо столкнуться с 20 мкг/мл ДГНК в окружающей среде? Имеет ли наблюдаемая активность EET отношение к нормальной физиологии этих организмов или это лабораторный артефакт, вызванный наличием неродного переносчика электронов? Аргумент, начинающийся в строке 491, подчеркивает для меня его искусственный характер.

Рецензент прав, утверждая, что маловероятно, что L. plantarum встретит 20 мкг/мл ДГНК в естественной среде. ДГНК встречается в концентрациях 0.089-0,44 мкг/мл в коммерческих ферментированных напитках и в лабораторных условиях микробы могут синтезировать и секретировать ДГНК, что приводит к концентрациям 0,37-48 мкг/мл (строки 153-156). Чтобы проверить, является ли EET в L. plantarum релевантным при этих физиологических концентрациях, мы исследовали, может ли L. plantarum выполнять EET с субфизиологической концентрацией ДГНК 0,01 мкг/мл. Действительно, L. plantarum вызывал значительную плотность тока и значительное снижение pH (новый рисунок 1 — дополнение к рисунку 3).Эти результаты далеки от искусственности, они показывают, что концентрации DHNA в среде, которая, как известно, поддерживает рост L. plantarum , оказывают значительное влияние на его физиологию и механизмы, позволяющие превзойти соседние организмы.

Строка 559 – ни в одной из приведенных здесь ссылок не приводится количественная оценка концентрации хинона в пищеварительном тракте. (Относится к комментарию выше из строки 473).

Как упоминалось выше, мы включили в рукопись физиологические уровни ДГНК, обнаруженные в средах, в которых L.plantarum , как известно, проживает. Насколько нам известно, ни в одной статье не проводилась количественная оценка концентрации ДГНК в желудочно-кишечном тракте. Другие формы хинонов были количественно определены в желудочно-кишечном тракте. Например, концентрации менахинона 5,5±2,7-14,54±0,29 мкг/г были количественно определены в содержимом дистального отдела толстой кишки (Conley and Stein, 1992 – Am J of Gastroenterol), а 25,3-34,4 нмоль/г – в образцах кала (Karl и др., 2017 – Am J Clin Nut). Хотя в этой рукописи мы в основном сосредоточились на ДГНК, разумно предположить, что L.plantarum может выполнять EET в желудочно-кишечном тракте, реагируя на различные формы хинонов из-за их общей молекулярной структуры. Мы рассмотрим возможность проверки этой гипотезы в наших будущих исследованиях.

Строка 637 – токсичен ли феррозин для этих клеток?

Хотя это и не включено в данные для этой рукописи, мы обнаружили, что феррозин не ингибирует рост L. plantarum . Следовательно, нет никаких доказательств того, что феррозин токсичен для L. plantarum , и мы не ожидаем, что это соединение повлияет на анализ восстановления ферригидрита, который проводится в течение трех часов и требует метаболически активных, но не активно растущих клеток.

Строка 646 — Эти мутанты были дополнены?

Были предприняты усилия для мутантной комплементации, но восстановление активности EET было вариабельным, возможно, из-за того, что не были обеспечены критические эпигенетические регуляторные условия или из-за проблем сверхэкспрессии мембраносвязанных белков (Kang and Tullman-Ercek, 2018 – Methods) . В настоящее время мы находимся в процессе мутации всех генов пути L. plantarum EET и включаем анализ комплементации, чтобы определить влияние близости генов и синтении на активность EET.

Строка 653 — здесь следует указать и указать вектор суицида.

Текст был изменен, чтобы указать вектор самоубийства вместе с цитатой.

Общие комментарии:

Непонятно, почему на рис. 1C ток вдвое больше, чем на рис. 3C, в идентичных условиях?

Мы наблюдаем несколько изменчивую выработку тока в зависимости от точных условий, используемых для инокуляции биореакторов.Хотя мы поддерживали идентичные условия культивирования для L. plantarum перед помещением клеток в биоэлектрохимические реакторы, инокулят показал умеренные различия в росте. Это может привести к значительным различиям в электрохимическом выходе (плотности тока). Таким образом, мы предполагаем, что различия в продукции плотности тока штаммом дикого типа между фигурой 1C и фигурой 3C являются результатом возможных различий в исходном количестве и активности клеток. Будущая работа будет направлена ​​на то, чтобы выяснить, как начальные условия влияют на EET в L.подошвенный .

Рецензент №3 (Рекомендации авторам):

Рисунок 1A – хотя пробирки выровнены с графиком ниже, некоторым читателям может быть полезно иметь метки на этом изображении, чтобы прояснить условия каждой из них.

На рисунке 1А теперь предусмотрены пронумерованные метки для соединения изображения и графика.

Рисунок 1C – для верхней строки метка «+DHNA+mannitol» должна быть на одной строке

Рисунок 1C был изменен, чтобы включить это предложение.

Рисунок 4A – маркировка должна быть более последовательной («анодная» по сравнению с «EET»)

Мы соответствующим образом изменили рисунок и заменили анод на EET.

Рисунок 4A. «Журнал» следует удалить с метки оси Y

Мы благодарим рецензента за то, что он это заметил. Мы исправили эту опечатку.

Рисунок 4C – точки на этом графике должны быть соединены прямыми линиями

Мы рассмотрели это предложение соответствующим образом, а также построили рисунок 4C в полулогарифмическом масштабе, следуя предложению другого рецензента.

Рисунок 5D – метка оси обрезана

Мы благодарим рецензента за это и исправили эту опечатку.

Рисунок 5G – FLEET вообще не должен упоминаться в модели. Вместо этого Ndh3 должен быть помечен как

.

Мы отредактировали рисунок в соответствии с рекомендациями рецензента.

Рисунок 6A. Различия в маркировке двух бутылок сока капусты

Мы приносим свои извинения за то, что упустили некоторые детали приготовления сока на этом графике.Мы указали различия между двумя соками на рисунке 6D, добавив подробности об этапах подготовки.

Авторы также должны предоставить дополнительную информацию об определениях YATP и значениях в таблице 1

Мы предоставили определение каждой доходности внизу таблицы 1.

Строка 137: Там, где авторы сравнивают емкость плотности тока для L. plantarum с плотностью тока для S. oneidensis — указаны ли значения для S. oneidensis с использованием эндогенно продуцируемых челноков или они для S.oneidensis + (an) добавленный шаттл(ы)? Это следует пояснить, поскольку L. plantarum не имеет плотности тока без добавления ДГНК.

Мы согласны с рецензентом, что этот момент следует уточнить. Новые данные, которые мы предоставили из литературы для сравнения L. plantarum с S. oneidensis (мА/мг-белка), соответствуют исследованию, в котором флавины секретировались самостоятельно. Мы также уточнили, что S. oneidensis и G.ulfreducens не требуют добавления рибофлавина и хинонов, в отличие от L.plantarum (строки 141-147). Однако, поскольку L. plantarum обладает генетическими элементами, участвующими в EET (т.е. ndh3 ), и выполняет EET с уровнями DHNA, подобными уровням, обнаруженным в окружающей среде (предоставляются дополнительные данные, чтобы показать это), L. plantarum действительно выполняет EET эндогенный ЭЭТ.

Авторы должны предложить механизм условного фенотипа pplA

Мы кратко обсудили различия в условной потребности PplA для EET у молочнокислых бактерий и теперь включили дополнительную гипотезу условной потребности PplA в L.plantarum (строки 551-535) . У нас есть предварительные данные, которые предполагают наличие условной потребности в PplA у L. plantarum для выполнения EET в зависимости от условий культивирования, и мы полностью рассмотрим это в будущей работе.

Переключение между терминами «донор электронов» и «источник углерода» может ввести некоторых читателей в заблуждение; один термин должен использоваться последовательно.

Мы согласны с рецензентом и теперь правильно используем термин «донор электронов» во всей рукописи.

Рисунок 3 — дополнение к рисунку 1F в тексте не обсуждается.

Приносим извинения за это упущение. Мы включили краткое обсуждение этого дополнительного рисунка (строки 355-359). Эта фигура теперь представляет собой Фигуру 3 — дополнение к фигуре 2С.

Строка 204: опечатка в «pplA»

Орфографическая ошибка исправлена.

Мутант ndh3 должен быть включен в эксперименты по ферментации сока капусты, чтобы проверить вклад Ndh3 в этом контексте.

Хотя это полезное предложение, мы не использовали мутант Ndh3 в нашем эксперименте по ферментации сока капусты, поскольку этот эксперимент был сосредоточен на метаболическом воздействии EET во время ферментации. Однако мы предполагаем, что в будущих экспериментах, посвященных механизму EET в экологических условиях, будет использоваться этот мутант.

Поскольку у нас нет этих данных, мы пересмотрели Аннотация, чтобы избежать вывода о том, что ndh3 необходим для EET в соке капусты (строка 27).

Читатели могут быть незнакомы с термином «Crabtree-positive»

Мы согласны с рецензентом и удалили этот жаргон из обсуждения.

«SLP» следует определить на стр. 3

Мы заменили аббревиатуру «SLP» термином «фосфорилирование на уровне субстрата».

Во введении недостаточно подробностей, чтобы широкая аудитория могла понять обсуждаемые метаболические пути.Было бы полезно, если бы некоторые детали метаболизма L. plantarum (например, строки 318-321, 553-555) были перенесены из результатов/обсуждения во введение. Если L. plantarum может расти за счет дыхания (как предполагается в строках 304-308), это также следует упомянуть во введении. Введение также следует пересмотреть, чтобы обеспечить однозначное использование терминов и исключить неточные обобщения. Некоторые примеры приведены в комментариях ниже.

Мы ценим предложения рецензента относительно введения.Что касается вопроса предоставления дополнительной информации о L. plantarum и метаболизме молочнокислых бактерий, текст введения (строки 55-71 и 97-104) был пересмотрен, чтобы включить определения гомоферментации и гетероферментации, а также указать, что L. plantarum является в первую очередь гомоферментативным, но также способным к дыханию LAB.

Не совсем правильно говорить, что энергия сама по себе вырабатывается или создается во время метаболизма. Авторы должны пересмотреть эти утверждения, чтобы сказать, что энергия получается или сохраняется или что АТФ генерируется.

Мы согласны с рецензентом. Мы тщательно переработали рукопись, чтобы постоянно использовать термин «сохранение энергии».

В этой статье подробно обсуждаются метаболические пути, и термины, используемые для описания этих путей, следует использовать осторожно и точно, чтобы не запутать читателя. Например, авторы должны точно определить «фосфорилирование на уровне субстрата» и «ферментация» и не должны использовать эти термины как взаимозаменяемые. «Фосфорилирование на уровне субстрата» относится к реакции, которая генерирует АТФ напрямую, без использования протонной движущей силы и мембраносвязанного фермента АТФ-синтазы.«Ферментация» относится к путям, которые восстанавливают соотношение НАД+/НАДН и обеспечивают рост с фосфорилированием на уровне субстрата в качестве единственного механизма образования АТФ.

По полезному предложению рецензента текст введения был пересмотрен для определения фосфорилирования и ферментации на уровне субстрата (строки 50–54).

Строки 50-51 и 373-374: Некоторые органические соединения также можно вдыхать (например, фумарат).

Здесь рецензент прав.Введение (строки 41-49) включает широкое определение анаэробного дыхания, которое включает использование как органических, так и неорганических соединений. Мы признаем, что исходный текст (строки 373-374) может привести читателя к мысли, что дыхание связано только с использованием неорганических акцепторов электронов. Чтобы избежать этой путаницы, мы теперь утверждаем, что еще одно важное различие между ферментацией и анаэробным дыханием заключается в использовании эндогенных и внешних органических акцепторов электронов (строки 377-378).

В строках 51-52 следует сказать: «Ферментативные бактерии производят АТФ исключительно посредством фосфорилирования на уровне субстрата», потому что фосфорилирование на уровне субстрата также происходит, когда бактерии растут за счет дыхания (т. е. при гликолизе).

Мы изменили это предложение (строки 50-52). Вместо использования слова «исключительно» мы предпочитаем использовать слово «в основном», поскольку АТФ также может образовываться при дыхании некоторыми преимущественно ферментативными бактериями, такими как молочнокислые бактерии, при определенных условиях.

Строки 71-73: Неясно, какое значение имеет свойство быть «экзергоническим» или «эндергоническим» в данном контексте.

Мы согласны с рецензентом, что предоставление этих сведений не имеет значения, и удалили их.

Строки 85-86: «…EET связан с неферментативными респираторными организмами…» Относится ли это конкретно к эндогенному EET (т.е. без добавления медиатора?). Это следует уточнить, поскольку существует долгая история исследований ферментации + EET в присутствии добавленных медиаторов (см. следующий комментарий).

Рецензент делает правильное замечание, и мы изменили предложение, чтобы уточнить, что мы описываем, что эндогенный EET в основном связан с респираторными видами.

В связи с предыдущим пунктом: во введении или обсуждении авторы должны упомянуть или отметить другую работу, изучающую, как рост в присутствии электрода влияет на ферментативный метаболизм. Некоторые примеры:

Глассер Н.Р., Керн С.Е., Ньюман Д.К. Окислительно-восстановительный цикл феназина повышает анаэробную выживаемость Pseudomonas aeruginosa за счет облегчения образования АТФ и протонно-движущей силы.Мол микробиол. 2014 Апрель; 92 (2): 399-412. Дои: 10.1111/mmi.12566.

Emde R, Schink B. Усиленное образование пропионата Propionibacterium freudenreichii subsp. Freudenreichii в трехэлектродной амперометрической культуральной системе. Appl Environ Microbiol. 1990 г., сен; 56 (9): 2771-6. Дои: 10.1128/aem.56.9.2771-2776.1990.

И другие ссылки, обсуждаемые в обзорах, таких как:

Московиц Р., Толедо-Аларкон Дж., Трабли Э., Бернет Н. Электроферментация: как управлять ферментацией с помощью электрохимических систем.Тенденции биотехнологии. 2016 ноябрь;34(11):856-865. Doi: 10.1016/j.tibtech.2016.04.009.

Василев И., Авереш Н.Дж.Х., Ледезма П., Кокко М. Анодная электроферментация: усиление анаэробных производственных процессов посредством анодного дыхания. Биотехнология Adv. 2021 май-июнь;48:107728. Doi: 10.1016/j.biotechadv.2021.107728.

В первоначальном обсуждении мы заявляем, что ферментацию можно модулировать с помощью электродов, и цитируем ссылку Moscovitz. Однако мы признаем, что это заявление было кратким, и расширили это обсуждение, включив ссылки на Васильева, Эмде и Шинка в исправленную рукопись (строка 594 и строки 495-496).Мы также включили Glasser et al. ссылка (строки 93-96) в качестве примера преимущественно респираторных организмов, которые также ферментируют, выполняя EET.

При сравнении рис. 1А с рис. 3А степень восстановления Fe3+ кажется совершенно разной. Были ли условия для этих двух экспериментов одинаковыми? В таком случае к тексту следует добавить пояснение.

Условия различались между рисунками 1А и 3А. Результаты анализа восстановления железа, показанные на рисунке 1А, были получены для л.plantarum после роста в mMRS. Результаты, показанные на фиг. 3А, были получены после выращивания L. plantarum в mMRS с добавлением ДГНК и цитрата трехвалентного аммония. Было обнаружено, что включение ДГНК и цитрата трехвалентного аммония в среду для выращивания mMRS приводит к увеличению активности L. plantarum EET (данные ранее представлены на рис. 2 — дополнение к рисунку 2C). Чтобы прояснить причину изменения питательной среды mMRS, мы переместили эти подтверждающие данные на рисунок 1 — дополнение к рисунку 1 и пересмотрели раздел «Результаты», чтобы лучше описать эти результаты и то, как они повлияли на наши экспериментальные методы (строки 123-133).

Строки 104-106: Можно ли использовать саму ДГНК в качестве электронного челнока? Это следует решить.

Да, ДГНК можно использовать в качестве электронного челнока (Mevers, 2018 — eLife ; Glasser NR et al., 2017 — Annu Rev Microbiol). ДГНК также может быть синтезирована в менахинон или деметилменахинон, которые могут переносить электроны в цепи переноса электронов. Однако наши текущие данные не позволяют нам оценить, какую из этих ролей играет DHNA. Будущая работа позволит выяснить роль ДГНК и флавинов в EET в L.подошвенный .

Строка 137: Там, где авторы сравнивают плотность тока для L. plantarum с плотностью тока для S. oneidensis, приведены значения для S. oneidensis с использованием эндогенно продуцируемых челноков или они для S. oneidensis + ( а) добавлены челноки? Это следует пояснить, поскольку L. plantarum не имеет плотности тока без добавления ДГНК.

Мы пересмотрели сравнение EET среди видов, чтобы показать, что, в отличие от L. plantarum , Shewanella oneidensis и Geobacterulfurreducens могут синтезировать рибофлавин и хиноны и не требуют добавления ни того, ни другого для активности EET (строки 146-147). ).

Строка 139: «текущая продукция не зависела от источника углерода или ростовой среды, и ток увеличился после добавления рибофлавина в ростовую среду». Оба эти утверждения трудно оценить, потому что графики на рис. 1 и рис. 1 — приложение к рис. 2 показаны для разных периодов времени, разных источников углерода (доноров электронов) и разных сред. Чтобы облегчить читателю сравнение, было бы полезно использовать название среды в качестве заголовка для каждого графика плотности тока.

Мы признаем отсутствие ясности здесь и исправили текст, чтобы более точно передать нашу точку зрения (строки 148-152). Наша цель состоит в том, чтобы качественно, а не количественно оценить текущую продукцию с различными носителями. Мы последовали предложению рецензента и добавили название для каждого графика рисунка 1 — дополнение к рисунку 2, чтобы читателю было легче понять используемый носитель.

Чтобы судить, действительно ли рибофлавин увеличивает ток, мы должны сравнить рисунок 1с с рисунком 1 — дополнение к рисунку 2D.На рисунке 1c без добавления рибофлавина ток увеличивается до ~ 120 мкА/см2 примерно через 1 день. На дополнительном рисунке это увеличение не видно до тех пор, пока не будет добавлен рибофлавин. Без контроля трудно понять, зависело ли это увеличение от добавления рибофлавина.

Мы согласны с рецензентом в этом вопросе. Мы предоставляем дополнительные данные на рисунке 1 — дополнение к рисунку 2D, которое включает контроль, в котором рибофлавин не добавлялся. Этот контроль показывает, что увеличение тока связано с добавлением рибофлавина.

За исключением рисунка 1 — приложение к рисунку 2D, все эксперименты, проведенные в биоэлектрохимических реакторах, содержат рибофлавин в среде (в составе исходного раствора витаминов в CDM). Теперь это объясняется в тексте рукописи (строки 148-152).

Строка 154: Пожалуйста, определите гомоферментативный.

Текст введения был пересмотрен, чтобы включить определения как гомоферментации, так и гетероферментации (строки 60-64).

Строка 160: следует удалить «процент»

Текст условных обозначений на рис. 2 был изменен с учетом этого предложения.

Рисунок 2 — дополнение к рисунку 2C: я не понимаю, как этот эксперимент контролирует возможность того, что восстановление растворимого железа (т. е. цитрата трехвалентного аммония), которое не обязательно требует EET, способствует наблюдаемому более высокому уровню двухвалентного железа. при добавлении ДГНК и цитрата железа и аммония. Может быть, контрольный образец без добавления ферригидрита мог бы сказать нам, восстанавливается ли цитрат трехвалентного аммония.

Перед выполнением анализа восстановления ферригидрита клетки дважды промывали (в PBS), тем самым удаляя любой цитрат железа и аммония, который присутствовал в среде для выращивания mMRS (линия 744).Кроме того, было очень небольшое изменение цвета в анализе восстановления ферригидрита, когда дикий тип L. plantarum выращивали в mMRS, содержащем цитрат трехвалентного аммония, но не ДГНК (отмечается, что ДГНК все еще был включен в среду для анализа ферригидрита) (рис. 2— дополнение к рисунку 2С). Таким образом, наши данные показывают, что цитрат трехвалентного аммония не способствует образованию окраски в анализе восстановления ферригидрита. Кроме того, мы согласны с тем, что L. plantarum примечательно тем, что воздействие DNHA и цитрата аммония железа во время роста приводит к повышению способности этого организма восстанавливать внеклеточный ферригидрит, и что экспрессия ndh3 и pplA индуцируется при эти условия (строки 199-206).Мы занимаемся этими вопросами в исследованиях, изучающих контроль транскрипции и нижестоящую регуляцию EET у L. plantarum .

Строка 194: необходимо предоставить дополнительную информацию для условий, вызывающих FLEET

Раздел «Результаты» был пересмотрен, чтобы уточнить и предоставить справочную информацию о том, что подразумевается под термином «состояния, вызывающие FLEET» (строки 126–133). Для ясности мы также удалили этот термин из текста и прямо объяснили, какие условия культивирования использовались.

Строки 304-309: Для понимания мотивации этих экспериментов требуется дополнительная справочная информация. Были ли кислород и нитрат доступны в качестве акцепторов электронов?

Чтобы еще больше прояснить мотивацию этого эксперимента для читателя, мы включили более подробное объяснение (строки 295-301). Ни кислород, ни нитраты не использовались в качестве акцепторов электронов, поскольку можно было бы ожидать, что их присутствие будет конкурировать с анодом в качестве акцептора электронов.

Строка 305: «…необходимо для генерации PMF в аэробных условиях…»

Мы исправили эту опечатку.

Строка 414: «предыдущие результаты»; относится ли это к результатам в этой статье или к предыдущей публикации? Если это предыдущая публикация, она должна быть процитирована здесь.

Текст был изменен, чтобы включить это предложение.

https://doi.org/10.7554/eLife.70684.sa2

Молочнокислые бактерии: функциональный подход — 1-е издание

Содержание

Межклеточная коммуникация молочнокислых бактерий: потенциальные механизмы

Лима, Э.М.Ф., Кекан, Б.Х.В., Кунья, Л.Р., Франко, Б.Д.Г.М.Ф., и Пинто, У.М.

Доза-реакция пробиотика и номер штамма

Оувеханд, А.

Влияние молочнокислых бактерий на биодоступность и усвояемость

Гесс, Дж.

Применение молочнокислых бактерий для снижения пищевой аллергии

Бискола, В., Альбукерке, М.А.К., Нуньес, Т.П., Виейра, А.Д.С. и Франко, Б.Д.Г.М.

Молочнокислые бактерии Бактериоцины и их влияние на здоровье человека

Тодоров С. и Чикиндас М.Л.

Пробиотики, витамин D и рецептор витамина D в области здоровья и болезней

Баттистини, К., Нассани, Н., Саад и С.М.И., Сан, Дж.

Молочнокислые бактерии группы B, продуцирующие витамины: инструмент для биообогащения пищевых продуктов и доставки натуральных витаминов хозяину

Альбукерке, М.А.К., Теран, М.М., Гарутти, Л.Х.Г., Кучик, А.К.С., Саад, С.М.И., и ЛеБлан, Дж.Г.

Влияние короткоцепочечных жирных кислот, продуцируемых пробиотиками: функциональная роль в улучшении здоровья человека

да Силва, М.Ф., де Лима, M.S.F., и Конверти, А.

Влияние пробиотиков на микробиоту кишечника человека и связь с ожирением

Бьянки Ф. и Сивиери К.

Пробиотики в лечении воспалительных заболеваний кишечника и синдрома раздраженного кишечника Celiberto, L.S., Vallance, B.A., и Cavallini, D.C.U.

Потенциальное использование молочнокислых бактерий при нейродегенеративных патологиях

Перес-Виснюк, Д., Теран, М.М., де Гиори, Г.С., ЛеБлан, Дж.Г., и де Морено де ЛеБлан, А.

Роль микробиоты и применение пробиотиков в снижении риска сердечно-сосудистых заболеваний

Бедани, Р.и Саад, С.М.И.

Метаболиты полифенолов, продуцируемых пробиотическими микроорганизмами, и их благотворное влияние на здоровье человека и микробиоту кишечника

Берес К., Кабезудо И. и Майдин Н.М.

Применение молочнокислых бактерий в температурно-временных интеграторах: инструмент для контроля качества и безопасности скоропортящихся пищевых продуктов

Жирардо А., Бискола В., Керавец С., и Corrieu, G., Fonseca, F.

Влияние пробиотиков на здоровье животных

Sabo, S.S., Villalobos, E.F., Piazentin, A.C.M., Lopes, и A.M., Oliveira, R.P.S.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.