Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus

Lactobacillus bulgaricus ist das wichtigste Bakterium für die Joghurtherstellung . Es spielt auch eine entscheidende Rolle bei der Reifung einiger Käsesorten [ ^{3 ]} sowie bei anderen Prozessen mit natürlich fermentierten Produkten. Es wird als homofermentatives Milchsäurebakterium definiert, da ^Milchsäure das einzige Endprodukt seiner Kohlenhydratverdauung ist. Es gilt außerdem als Probiotikum . ^{[ 4 ]}

Es handelt sich um ein grampositives Stäbchenbakterium, das lang und fadenförmig erscheinen kann. Es ist unbeweglich und bildet keine Sporen. Es ist außerdem nicht pathogen. Da es für effektives Wachstum einen niedrigen pH-Wert (etwa 5,4–4,6) benötigt, gilt es als acidurisch oder acidophil . Darüber hinaus ist es anaerob . ^{[ 5 ]} Beim Wachstum auf rohen Milchprodukten erzeugt und erhält es durch die Produktion von Milchsäure das für sein Wachstum notwendige saure Milieu. Optimales Wachstum findet es bei Temperaturen von 40–44 °C unter anaeroben Bedingungen. Es hat komplexe Nährstoffansprüche, die je nach Umgebung variieren. Dazu gehören Kohlenhydrate, ungesättigte Fettsäuren, Aminosäuren und Vitamine.

First identified in 1905 by the Bulgarian doctor Stamen Grigorov by isolating what later termed Lactobacillus Bulgaricus from a Bulgarian yogurt sample,^[6] the bacteria can be found naturally in the gastrointestinal tract of mammals living in Sofia region and along the Balkan Mountain (Stara Planina) mesoregion of Balkan peninsula. One strain, Lactobacillus bulgaricus GLB44, is extracted from the leaves of the Galanthus nivalis (snowdrop flower) in Bulgaria.^[7] The bacterium is also grown artificially in many countries.

Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus is commonly used alongside Streptococcus thermophilus^[8] as a starter for making yogurt. The Lb. bulgaricus 2038 strain has been used for decades for yogurt fermentation. The two species work in synergy, with L. d. bulgaricus producing amino acids from milk proteins, which are then used by S. thermophilus.^[8] This relationship is considered to be symbiotic. Both species produce lactic acid,^[8] which gives yogurt its tart flavor and acts as a preservative. The resulting decrease in pH also partially coagulates the milk proteins, such as casein, resulting in yogurt's thickness.^[9][10] While fermenting milk, L. d. bulgaricus produces acetaldehyde, one of the main yogurt aroma components.^[10] Some strains of L. d. bulgaricus, such as L. bulgaricus GLB44, also produce bacteriocins,^[11] which have been shown to kill undesired bacteria in vitro. The viability of Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus is extremely important in that it is necessary for it to be efficient at fermentation and to effectively keep the food products it produces from spoiling. Freeze-drying is the preferred method of preserving the viability of the cells, but not all cells survive this process.^[4]

Due to its usefulness in natural fermentation processes, specifically in how it makes fermented food products out of cow's milk, it has great economic importance. Some of the biggest importers of the bacterium are Japan, the United States, and the European Union.

Aufgrund seiner homofermentativen Milchsäureproduktion, die in vielen Biersorten einen unerwünschten Geschmack hervorruft, wurde es auch als Bierverunreinigung betrachtet. In anderen Biersorten können Milchsäurebakterien jedoch zum Gesamtbild, Aroma, Geschmack und/oder Mundgefühl beitragen und im Allgemeinen eine ansonsten angenehme Säure erzeugen. ^{[ 12 ]}

Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus wurde erstmals 1905 von Stamen Grigorov identifiziert, der ihn Bacillus bulgaricus nannte . ^{[ 1 ]}

Ilya Metchnikoff , Professor am Pasteur-Institut in Paris, erforschte den Zusammenhang zwischen der Langlebigkeit der Bulgaren und ihrem Joghurtkonsum. Er vertrat die Ansicht, dass die Alterung durch Fäulnisprozesse, die sogenannte Proteolyse , von Mikroben verursacht wird, welche im Darm toxische Substanzen produzieren.

Proteolytische Bakterien wie Clostridien , die zur normalen Darmflora gehören, produzieren durch die Verdauung von Proteinen toxische Substanzen wie Phenole , Ammoniak und Indole . Diese Verbindungen sind verantwortlich für das, was Metschnikow als intestinale Autointoxikation bezeichnete , die seiner Ansicht nach die Ursache für die mit dem Alter einhergehenden körperlichen Veränderungen war. Bereits damals war bekannt, dass die Fermentation mit Milchsäurebakterien den Verderb von Milch aufgrund ihres niedrigen pH-Werts hemmt .

Metchnikoffs Forschung ergab außerdem, dass die ländliche Bevölkerung Südosteuropas und der russischen Steppe täglich mit Milchsäurebakterien fermentierte Milch konsumiert und im Vergleich zu anderen Bevölkerungsgruppen eine relativ höhere Lebenserwartung aufweist. Basierend auf diesen Daten vermutete Metchnikoff, dass der Konsum fermentierter Milch den Darm mit harmlosen Milchsäurebakterien besiedelt, wodurch der Säuregehalt im Darm erhöht und das Wachstum proteolytischer Bakterien gehemmt wird. ^{[ 13 ]} Seine Ergebnisse wurden nach einer Studie aus dem Jahr 1920, die zeigte, dass das Bakterium im menschlichen Darm nicht überleben kann, infrage gestellt. Dennoch gab die Idee den Anstoß zur Forschung über tatsächlich nützliche Probiotika. ^{[ 14 ]}

Lactobacillus bulgaricus ist ein Bestandteil von VSL#3 .

Im Jahr 2012 wurde es zum nationalen Mikroorganismus Indiens erklärt. ^{[ 15 ] [ 16 ]}

In der bakteriellen Taxonomie lautete der Basionym für L. d. bulgaricus „Thermobacterium bulgaricum“ Orla-Jensen 1919. Mit den Arbeiten von Rugosa und Hansen im Jahr 1973 wurde die Entität zu Lactobacillus bulgaricus und 1984 als Unterart von Lactobacillus delbrueckii neu klassifiziert. ^{[ 2 ]}

Im Jahr 2017 wurde eine Studie zur Entwicklung eines Echtzeit-Polymerasekettenreaktions-Assays ( qPCR ) zur Quantifizierung von Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus und Streptococcus thermophilus in Kuhmilchkäse durchgeführt. Ziel dieser Studie war die Entwicklung einer Methode zur zeitnahen Identifizierung und Quantifizierung von Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus und Streptococcus thermophilus, zwei für die Fermentation und Reifung von Käse essenziellen Milchsäurebakterienarten, mittels qPCR. Aus dieser Studie resultierten zwei Assays mit lacZ -Gen-spezifischen PCR- Primern, die sich als kompatibel mit den beiden Milchsäurebakterienarten erwiesen . Dies ermöglichte die direkte Quantifizierung von Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus und Streptococcus thermophilus in Käse aus Rohmilch . ^{[ 3 ]}

Eine Studie aus dem Jahr 2012 untersuchte, ob Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus die Antigenität von vier Milchproteinen beeinflusst: α-Lactalbumin (α-LA), β-Lactoglobulin (β-LG), α-Casein (α-CN) und β-Casein (β-CN). Diese Proteine ​​sind die Hauptbestandteile von Kuhmilch und weisen bekanntermaßen antigene Eigenschaften beim Menschen auf, insbesondere bei Kleinkindern und Säuglingen. 2–5 % der Kleinkinder und Säuglinge leiden an einer Kuhmilchproteinallergie (CMPA), die schädliche Auswirkungen auf ihre Entwicklung haben und sogar zum Tod führen kann. Diese Allergie wird durch die Antigenität der Milchproteine ​​begünstigt, also deren Fähigkeit, eine Immunreaktion im Körper auszulösen, die zu verschiedenen allergischen Reaktionen führen kann. Die Studie simulierte die Verdauung von unfermentierter Milch und Milch, die durch Einwirkung von Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus fermentiert wurde , um deren Antigenität zu vergleichen und festzustellen, ob die Fermentation einen Einfluss auf die Antigenität der Proteine ​​hat. Die Antigenität wurde mittels eines Enzymimmunoassays (ELISA) gemessen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Fermentation von Kuhmilch durch Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus die Antigenität von α-LA und β-CN verringerte. Gleichzeitig erhöhte sie jedoch die Antigenität von α-CN, während β-LG unbeeinflusst blieb. ^{[ 17 ]}

Die Effizienz der Kryokonservierung von Milchsäurebakterien ist nicht einheitlich und kann zum Zelltod führen. Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus hat sich an Kältestress angepasst. Die meisten Zellen reagieren auf Kälte mit einer Veränderung der Fluidität ihrer Zellmembran, dieses Bakterium hat jedoch verschiedene Strategien entwickelt, um Kältestress zu bekämpfen. Zum einen erhöht es die Viskosität durch die Aufnahme von Verbindungen wie Disacchariden , Polysacchariden , Aminosäuren und Antioxidantien . Zum anderen induziert es während oder nach der Fermentation aktive Reaktionen. Durch deren Modifizierung werden Temperatur, pH-Wert und Zusammensetzung des Mediums verändert. Dies führt zur Aktivierung spezifischer Stoffwechselwege und zur Synthese von Kälteschockproteinen. ^{[ 18 ]}

Im Jahr 2017 wurde eine Studie durchgeführt, um die Auswirkungen von sechs verschiedenen Substanzen auf das Wachstum und die Gefriertrocknung von Lactobacillus zu untersuchen . Die Verwendung von Lactobacillus als Starterkulturen in der Milchindustrie hängt von der Anzahl lebensfähiger und aktiver Zellen ab. Derzeit ist die Gefriertrocknung die bevorzugte Methode zur Konservierung der Bakterienzellen, führt jedoch auch zum Absterben einiger Stämme. Dies ist auf verschiedene Komplikationen der Gefriertrocknung zurückzuführen, darunter die Bildung von Eiskristallen, der Verlust der Membranfluidität und die Denaturierung wichtiger Makromoleküle . Ungeachtet dessen wird die Gefriertrocknung seit Jahrzehnten in der mikrobiologischen Forschung zur Lagerung und Stabilisierung von Kulturen eingesetzt. Sechs Substanzen – Natriumchlorid , Sorbit , Mannit , Mannose , Mononatriumglutamat und Betain – wurden getestet, um festzustellen, ob sie einen Einfluss auf die Überlebensfähigkeit der Zellen nach der Gefriertrocknung haben. Drei der sechs zugesetzten Substanzen – Natriumchlorid, Sorbit und Natriumglutamat – wirkten sich positiv auf das Wachstum und die Gefriertrocknung von Lactobacillus aus. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass diese Substanzen in geringen Konzentrationen eine schützende Wirkung auf Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus haben, in höheren Konzentrationen jedoch nur geringe oder sogar schädliche Effekte zeigen. Die optimalen Konzentrationen für die gewünschten Schutzeffekte lagen bei 0,15 % für Sorbit, 0,6 % für Natriumchlorid und 0,09 % für Natriumglutamat. Dadurch konnte die Zellviabilität drastisch erhöht werden. ^{[ 4 ]}

Laut Helen Nauts vom Cancer Research Institute soll der bulgarische Arzt Ivan Bogdanov in einer Monografie über die Auswirkungen bakterieller Infektionen auf verschiedene Krebsarten einen Impfstoff aus Lactobacillus bulgaricus entwickelt und damit zwei Patienten mit Myelom behandelt haben. Bei beiden Patienten sei eine Remission eingetreten; einer sei 18 Monate später an einer Grippe verstorben, der andere habe noch 45 Monate gelebt (die mediane Überlebenszeit lag damals bei etwa 12–18 Monaten). ^{[ 19 ]} Die Quellenangaben beschränken sich jedoch auf interne Dokumente und Gespräche zwischen Krankenhäusern; in der englischsprachigen medizinischen Fachliteratur findet sich kein Hinweis darauf. Ein Artikel einer kommerziellen Website und eine angebliche Dokumentation sind verfügbar (in bulgarischer Sprache). ^{[ 20 ]}

• Grigoroff, Stamen (1905). „Etude sur le lait fermenté essbar: le ‚Kissélo-mléko‘ de Bulgarie“. Revue Médicale de la Suisse Romande (auf Französisch). Genf: Libraires-Éditeurs. Librairie de L'Université. OCLC  717162535 .
• Balows A, Truper HG, Dworkin M, Harder W, Schleifer KH (1992). „70“ . Die Prokaryoten: Ein Handbuch zur Biologie der Bakterien ( 2. Aufl.). New York: Springer-Verlag. S.  1547. ISBN 978-3-540-97258-7OCLC  23767548 .​

• Goudarzi, Sara (9. Juni 2006). „Die Joghurtkultur entwickelt sich“ . LiveScience. Archiviert vom Original am 29. August 2008. Abgerufen am 14. Januar 2013 .
• Typstamm von Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus bei Bac Dive – der Datenbank für bakterielle Diversität
• "Lactobacillus delbrueckii" . microbewiki.kenyon.edu – Microbe Wiki . Abgerufen am 14.11.2019 .