Молочнокислые бактерии необходимы для создания ферментированных продуктов, таких как йогурт, сыр и квашеная капуста. Некоторые штаммы также используются в качестве пробиотиков для улучшения здоровья кишечника человека.

Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе и Университета Райса обнаружили, что молочнокислые бактерии используют ранее неизвестный энергетический метаболизм, который радикально меняет научное понимание того, как эти бактерии могут процветать в своей естественной среде.

Исследователи обнаружили, что вид Lactiplantibacillus plantarum использует гибридный метаболизм, который сочетает в себе черты дыхания с ферментацией.

«Благодаря этому смешанному метаболизму молочнокислые бактерии, такие как L. plantarum, лучше растут и быстрее подкисляют окружающую среду», — говорит соавтор Мария Марко, профессор кафедры пищевой науки и технологии Колледжа сельского хозяйства и сельского хозяйства Калифорнийского университета в Дэвисе. Науки об окружающей среде.

Выводы, опубликованные в журнале eLIFE, могут привести к новым технологиям, использующим молочнокислые бактерии для производства более здоровых и вкусных ферментированных продуктов и напитков таким образом, чтобы минимизировать пищевые отходы. Управление этим метаболизмом может изменить вкус и текстуру ферментированных продуктов.

«Мы также можем обнаружить, что этот смешанный метаболизм имеет преимущества в других средах обитания, таких как пищеварительный тракт», — сказал Марко. «Возможность манипулировать им может улучшить здоровье кишечника».

Загадочное начало

Исследование началось с загадки. В отличие от ферментации, для дыхания требуется внешняя молекула, которая может принимать электроны, как кислород при аэробном дыхании. Некоторые микроорганизмы, получающие энергию в основном за счет дыхания, могут использовать акцепторы электронов, находящиеся вне клетки. Эта способность, называемая внеклеточным переносом электронов, связана с определенными генами . Недавно идентифицированный набор внеклеточных генов переноса электронов был обнаружен во всех молочнокислых бактериях, которые используют метаболизм ферментации для сохранения энергии и роста.

«Это было похоже на поиск метаболических генов змеи в ките», — сказала соавтор Кэролайн Аджо-Франклин, биолог из Университета Райса. «Это не имело особого смысла, и мы подумали: «Мы должны это выяснить».

Изученные ими обычные бактерии, L. plantarum, зависят преимущественно от ферментации. «Но когда мы помещаем их в особые условия, когда мы обеспечиваем их источником углерода , который затрудняет выработку лактата, основного конечного продукта, образующегося во время ферментации, им приходится искать обходные пути. Вот когда новый метаболизм срабатывает», — сказал Аджо-Франклин.

По словам Марко, «этот смешанный метаболизм позволяет L. plantarum преодолевать основные узкие места в росте, позволяя бактериям посылать электроны за пределы клетки».

Исследовательская группа показала, как L. plantarum использует этот метаболизм для изменения окружающей среды при ферментации пищи. Запуск этого пути с помощью электродов также предлагает множество возможностей для точной настройки ферментации пищевых продуктов, чтобы изменить их вкус.