МИКРОБИОЛОГИЯ Учебное пособие - 2012
ГЛАВА 9. ФИЗИОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ
9.5. БРОЖЕНИЯ
9.5.5. Брожение, вызываемое бифидобактериями
Впервые бифидобактерии были выделены в 1900 г. французским ученым Н. Тиссье из стула грудных детей, вскармливаемых материнским молоком. Свое название эти бактерии получили за способность раздваиваться на концах (от лат. bifidus — раздвоенный). Бифидобактерии относятся к семейству Actinomycetaceae, роду Bifidobacterium.
Клетки бифидобактерий имеют вид палочек, чрезвычайно вариабельных по форме, размером (0,5—1,3) х (1,5—8) мкм, слегка изогнутых, булавовидных и часто разветвленных. Расположение клеток одиночное, парами, V- или Y-образное, розетками, палисадом, редко цепочками. Бифидобактерии грамположительны, неподвижны, не образуют спор, могут формировать микрокапсулу, некислотоустойчивы.
На плотных питательных средах они образуют колонии в виде «гвоздиков» или гречишных зерен. Оптимальная температура роста бифидобактерий 37—41 °С, оптимальное значение pH 6,0—7,0, они не растут при pH ниже 4,5 или выше 8,5.
Бифидобактерии — строгие анаэробы, каталазоотрицательны, очень требовательны к источникам питания. Размножение этих микроорганизмов обусловлено огромным количеством факторов роста. Некоторые штаммы бифидобактерий растут только при наличии в среде определенных факторов роста, содержащихся в женском молоке и отсутствующих в коровьем. Этими факторами являются азотсодержащие олигосахариды, в состав которых входят N-ацетилглюкозамин, N-ацетилгалактозамин, N-ацетилманнозамин и др., необходимые для синтеза клеточных стенок бифидобактерий. Наиболее известным бифидогенным фактором является лактулоза (бетагалактозидофруктоза). Лактулоза не расщепляется ферментом β-галактозидазой, синтезируемой слизистой тонкого кишечника, поэтому она достигает толстого кишечника. Там ее активно утилизируют бифидобактерии, ацидофильная палочка, энтерококки, накапливая молочную и уксусную кислоты, снижая тем самым pH фекальной массы. Вещества, стимулирующие рост бифидобактерий и лакгобактерий в кишечнике (in vivo), называются пребиотиками.
Бифидобактерии сбраживают углеводы по так называемому фруктозо-6-фосфатному пути, в ходе которого два моля глюкозы превращаются в молочную и уксусную кислоты в соотношении 2:3, при этом образуется 2,5 АТФ на один моль глюкозы (рис. 31).
Рис. 31. Схема сбраживания углеводов бифидобактериями
Бифидобактерии играют важную роль в организме человека и животных. В настоящее время установлено, что существует тесная взаимосвязь между здоровьем человека и составом его кишечной микрофлоры, называемой нормальной микрофлорой.
Положительное действие бифидобактерий на организм человека связывают с их ферментативной, витаминсинтезирующей и антагонистической активностью.
При ферментации углеводов, как следует из схемы, бифидобактерии образуют уксусную кислоту и L(+)-изомер молочной кислоты. Это приводит к снижению внутрикишечного значения pH, что препятствует размножению патогенных бактерий, уменьшает всасывание в кровь аммиака и биогенных аминов, способствует усвоению кальция, железа, витамина D. Образующаяся в больших количествах уксусная кислота оказывает более высокое антагонистическое воздействие на грамотрицательные бактерии по сравнению с молочной кислотой. Бифидобактерии синтезируют целый ряд витаминов и незаменимых аминокислот, снижают уровень холестерина, обладают антиканцерогенной и антимутагенной активностью.
Нормальная микрофлора кишечника обеспечивает колонизационную устойчивость — предупреждение заселения кишечника вредной микрофлорой. Бифидобактерии прикрепляются к эпителию слизистой кишечника, создавая механическую преграду внедрению возбудителей кишечных инфекций. Кроме того, клетки бифидобактерий синтезируют экзогенный полисахарид, образуя на слизистых поверхностях биопленку.