Leuconostoc spp.

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Caratteristiche

Leuconostoc è un genere di batteri gram-positivi, noto per la sua capacità di realizzare la fermentazione eterolattica.

Essi rientrano infatti tra i batteri lattici, comunemente definiti LAB (lactic acid bacteria) ed hanno svariate applicazioni nell’industria alimentare. Possono essere infatti utilizzati per la produzione di cibi fermentati quali latticini (yogurt e formaggi), ortaggi (crauti) e cereali fermentati.

leuconostoc inhae
Figura 1 – Leuconostoc inhae Fonte [www.semanticscholar.org]

Allo stesso tempo, questo genere di batteri è implicato nel deterioramento degli alimenti, in particolare della carne e dei preparati a base di carne; svolge anche un effetto negativo all’interno del processo di produzione dello zucchero.

Filogenesi

DominioProkaryota
RegnoBacteria
PhylumFirmicutes
ClasseBacilli
OrdineLactobacilles
FamigliaLeuconostocaceae
GenereLeuconostoc

Genoma e metabolismo

I batteri appartenenti al genere Leuconostoc sono mesofilici e psicrotolleranti. Il loro optimum di temperatura si aggira intorno ai 25-30°C. Alcune specie, in particolare L. gelidum e L. inhae possono crescere a temperature inferiori a 4°C: queste due specie ad esempio possono essere isolate da carni o pesce conservati a bassa temperatura.

D’altra parte, questi batteri presentano un optimum di pH è compreso tra 6 e 7, mentre sono completamente inibiti in ambienti con pH inferiori a 5. Questa caratteristica viene sfruttata per l’isolamento in laboratorio dei batteri lattici, come Leuconostoc: solitamente, infatti, i terreni utilizzati per i batteri lattici hanno un pH acido e questo impedisce la crescita dei ceppi appartenenti a Leuconostoc spp.

Figura 2 – Carne con primi segni di contaminazione da Leuconostoc (notare opacità in superficie) [Fonte: microbewiki.kenyon.edu]

Invece, il terreno specifico per l’isolamento di Leuconostoc è l’MRS (Man, Rogosa and Sharpe), che ha pH 6 e contiene diverse fonti di azoto e fattori di crescita (estratto di carine, estratto di lievito e peptospecial).

Come già detto, i batteri appartenenti al genere Leuconostoc sono eterofermentanti obbligati: fermentano zuccheri pentosi producendo solo acido lattico e zuccheri esosi, producendo altri composti come alcool etilico, CO2 e acido acetico.

Esempi

Ecco alcuni esempi di specie appartenenti al genere Leuconostoc utili per le produzioni alimentari sono:

  • L. mesenteroides, che si trova sulla superficie dei cavoli ed è responsabile dell’avvio della fermentazione vegetale per la produzione dei crauti;
  • L. lactis, che si trova nel latte animale ed è “sfruttato” per la produzione di derivati fermentati del latte (yogurt e bevande come il kefir).

Tra i ceppi responsabili delle contaminazioni alimentari e del deterioramento dei cibi troviamo:

  • L. gelidum, responsabile del deterioramento di alimenti conservati a basse temperature (di qui il nome gelidum) come le acciughe;
  • L. carnosum, responsabile del deterioramento di alimenti conservati sotto vuoto.

Immagini al microscopio

Leuconostoc lactis
Figura 3: Leuconostoc lactis [Fonte: microbe-canvas.com]
Leuconostoc mesenteroides
Figura 4: Leuconostoc mesenteroides [Fonte: genome.jgi.doe.gov]

Morfologia delle colonie

Le cellule dei batteri appartenenti al genere Leuconostoc sono perlopiù sferiche, ovali o coccobacillari e solitamente si associano in catene.

Su terreno MRS, le colonie mostrano una crescita lenta e producono colonie piccole (di diametro inferiore a 1mm di diametro. Le colonie in natura, inoltre, possono essere sottili, lisce e tendenti al grigio. Di seguito un esempio di colonie di L. mesenteroides coltivato su Red Blood Agar a 25°C (Figura 3).

Figura 3 – Leuconostoc mesenteroides coltivato su Red Blood Agar (Faculty of Health and Medical Sciences – University of Copenhagen – Denmark)

Le colture liquide, invece, mostrano una crescita esponenziale con una torbidità uniforme; alcuni ceppi, tuttavia, si assemblano in lunghe catene e tendono a sedimentare.

Ecologia

I batteri appartenenti al genere Leuconostoc sono comunemente isolati sulle superfici vegetali (specialmente ortaggi e verdure commestibili) e in misura minore nel latte e nei latticini.

L. mesenteroides e L. lactis sono componenti comuni degli starter utilizzati per la produzione di formaggio e burro.

Alcune specie di Leuconostoc, invece, producono destrano (polimero ramificato del glucosio) quando crescono sulla superficie della canna da zucchero.

Metodi di identificazione

Tra i metodi di identificazione dei batteri appartenenti al genere Leuconostoc distinguiamo:

  • le tecniche di identificazione genetica: positività e specificità al taglio mediante enzima di restrizione EcoRI e HindIII nel gene che codifica per l’RNA ribosomiale. Con questa tecnica sono stati individuati dei pattern specifici identificativi del genere Leuconostoc (Björkroth K et al., 1997)
  • i test biochimici per l’identificazione fenotipica: ad esempio mediante la valutazione della produzione di gas a partire da glucosio in provette Durham, oppure produzione di ammonio a partire da arginina (metodo di Briggs) oppure valutando la produzione di destrano.

Applicazioni

I batteri appartenenti al genere Leuconostoc hanno numerose applicazioni nel campo dell’industria alimentare. Ad esempio, come già anticipato, sono utilizzati per la produzione di cibi tradizionali fermentati o su larga scala per la produzione di mozzarella e formaggi.

Alcuni ceppi, invece, sono noti per essere agenti contaminanti, responsabili del deterioramento di cibi sotto vuoto, come carne e pesce.

Altri ancora, al contrario, sono noti per essere produttori di batteriocine, ovvero sostanze in grado di neutralizzare altri agenti patogeni (Enterococcus, Listeria e Staphylococcus). Tra questi, rientrano ad esempio, L. mesenteroides: questo ceppo produce infatti una batteriocina detta “leucocina B” in grado di neutralizzare L. monocytogenes.

Tra le altre applicazioni, rientra ovviamente l’utilizzo dei ceppi di Leuconostoc come starter per fermentazioni industriali e come agenti probiotici.

Romina Giacomobono

Fonti

  • Wan, X., Li, R., Saris, P.E.J. and Takala, T.M., 2013. Genetic characterisation and heterologous expression of leucocin C, a class IIa bacteriocin from Leuconostoc carnosum 4010. Applied Microbiology and Biotechnology,
    97:3509-3518.
  • Vermeiren L, Devlieghere F, Debevere J. Evaluation of meat born lactic acid bacteria as protective cultures for the biopreservation of cooked meat products. Int J Food Microbiol. 2004 Nov 1;96(2):149-64. doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2004.03.016. PMID: 15364469.
  • Björkroth KJ, Korkeala HJ. Use of rRNA gene restriction patterns to evaluate lactic acid bacterium contamination of vacuum-packaged sliced cooked whole-meat product in a meat processing plant. Appl Environ Microbiol. 1997 Feb;63(2):448-53. doi: 10.1128/AEM.63.2.448-453.1997. PMID: 9023922; PMCID: PMC168334.
  • Benmechernene et al. (2013) Technological Aptitude and Applications of Leuconostoc mesenteroides Bioactive Strains Isolated from Algerian Raw Camel Milk BioMed Research
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