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乳酸杆菌的重新分类

2021-12-27

分类学是对生物进行分类和命名的科学分支。乳杆菌于 1901 年首次被描述为德氏乳杆菌,这是酸奶中不可或缺的一种,由于新的基因测序方法,自 21 世纪初以来呈指数增长,到 2020 年 3 月达到 261 种。过去几年进行的许多科学遗传分析表明表明这导致的巨大异质性使得将所有这 261 个物种归入乳酸杆菌属不再合理(Zhenget al., 2015, Salvetti et al., 2018, Parks et al., 2018)。出于这个原因,国际系统与进化微生物学杂志 (IJSEM) 于 2020 年 4 月 15 日星期三发布了一项新分类,该分类将乳杆菌科的种类分散到乳杆菌属、副乳杆菌属、片球菌属和 23 个新属(Zheng 等人,2020 年)下,基于关于几种遗传方法和标记(平均核苷酸同一性、平均氨基酸同一性、核心基因氨基酸同一性、核心基因组系统发育、特征基因和代谢或生态标准),总结了一项巨大的工作来整理所谓的“巨大的一堆脏盘子”(其中一位作者这样形容)。

虽然以前发生过重新分类,但这是它第一次对全球食品和食品补充剂市场产生如此巨大的影响力——根据 Markets and Markets 的数据,益生菌补充剂市场预计到 2023 年将达到近 700 亿美元的价值, 并且主要由之前叫做乳酸杆菌的一类菌组成。

为了创建具有更好同质性的新属,尊重生物体之间的同质性规则,国际原核生物命名准则 (Parker et al., 2015)涵盖了 65 条规则,用于评估微生物名称的正确性!现在和将来的微生物命名都要参考此准则。

究竟发生了什么变化呢?

用作益生菌的主要“ex-Lactobacillus”种类如下(表 1),以及它们的“basonym”(原名)和新的官方名称。

原拉丁文名称

更新后名称

解释

Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii

Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus

Lactobacillus acidophilus

Lactobacillus crispatus

Lactobacillus gasseri

Lactobacillus helveticus

Lactobacillus iners

Lactobacillus jensenii

Lactobacillus johnsonii

No change, remaining Lactobacillus genus

适应宿主的菌(一方面是脊椎动物,另一方面是蜜蜂),同型发酵,喜欢温暖环境

Lactobacillus casei

Lactobacillus paracasei

Lactobacillus rhamnosus

Lacticaseibacillus casei

Lacticaseibacillus paracasei Lacticaseibacillus rhamnosus

来自牛奶或者奶酪

Lactobacillus salivarius

Ligilactobacillus salivarius

Ligi=unite; 适应宿主生活方式的细菌(不同的脊椎动物宿主中)

Lactobacillus plantarum

Lactobacillus pentosus

Lactiplantibacillus plantarum

 

Lactiplantibacillus pentosus

Lactiplant:牛奶和植物来源。

Plantarum 存在于乳制品、人类、发酵食品、酵母中……

Pentosus 是从玉米青贮饲料、发酵橄榄、茶、面团、乳制品、人类、污水中分离出来

Lactobacillus fermentum

Lactobacillus reuteri

Limosilactobacillus fermentum

Limosilactobacillus reuteri

Limosi: 黏糊糊的,来自菌株产生胞外多糖的能力。

fermentum存在于发酵的谷物、乳制品和人类中。 罗伊氏菌存在于鸟类、啮齿动物、猪、谷物发酵和酵母中。

Lactobacillus brevis

Levilactobacillus brevis

Levi 一次来自发酵和减轻. L. brevis 从乳制品、不同的食物和动物中分离出来。

Lactobacillus kefiri

Lentilactobacillus kefiri

Lentilacto: 在乳酸环境中缓慢生长. L. kefiri 来自核心开菲尔微生物群.

 1 : 旧名和更新名称

几所大学的合作创建了一个工具来快速搜索特定细菌的新名称,可在此处获得 (http://lactobacillus.ualberta.ca/ )。

官方文件实际上读起来很有趣:微生物的起源提供了一个发酵产品的环球之旅,让我们深入了解不同的地区传统:台湾的芥末和臭豆腐,韩国的泡菜,数量惊人的不同细菌来自中国的发酵卷心菜、开菲尔、酸面团、各种发酵乳制品和蔬菜,当然还有许多发酵的烈酒——啤酒、葡萄酒、清酒等。研究人员为了分离细菌而放了多少东西?有多少变质的东西尚未开发?它提醒我们乳酸杆菌无处不在:任何东西似乎都以发酵形式存在,几乎所有动植物似乎都以一种或另一种形式殖民,特定物种起源于喙鲸的肺,野生大猩猩,美洲虎,不同的鸟类、蜜蜂……

这也是一次未知名称的有趣之旅,有些非常简单:你能说出 Secundilactobacillus odoratitofui 的作用吗?或者是哪里发现的高级豆乳杆菌?其他的有点神秘:除非女英雄木兰和细菌干上了,我想知道木兰乳杆菌这个名字是从哪里来的!

这将如何影响行业?

益生菌行业正面临着大量工作来更新有关已更改名称的菌株的所有文档(技术文档、质量、营销、网站……)。标签需要更新,成分列表需要更多空间来声明,例如“Lacticaseibacillus rhamnosus GG (ATCC 53103),以前归类为Lactobacillus rhamnosus GG (ATCC 53103)”。

在未来的出版物和提交的新专利中考虑新名称很重要,但对现有技术和荟萃分析同时使用基础词和新名称进行文献检索至关重要。良好的沟通将是传递信息的关键,即引用具有旧名称的菌株的临床研究和出版物适用于标有新名称的产品。在欧洲,益生菌一词仍被禁止使用,而乳杆菌现在已被医学界和消费者广泛认可。当它不能再使用时,该行业将需要向人们保证细菌本身、它们的功效和安全性没有改变。

监管机构和政府还必须更新细菌的可用清单。 EFSA、加拿大卫生部和 FDA 将调整他们的文献和通讯,包括合格的安全推定清单。

名称更换的一些其他好处

更好的分类确实有好处。正如文章中所述,以前的混乱阻碍了“旨在了解这一重要微生物群的生态、生理、进化和应用的研究”。

新的分类提供了更好的生态和功能愿景,可以改善行业开发产品的方式。例如,与不与宿主共享进化历史的细菌相比,适应宿主的细菌更具竞争力,这在开发旨在对抗病原体的产品时会很有趣。相反,没有与宿主共同进化的细菌可能更难以耐受,更倾向于刺激免疫反应,这在开发免疫支持补充剂时可能是积极的(Duar et al., 2017, Pane and Vinot, 2019 )。

能够在一个地方找到有关新属和新种的所有基本信息和参考资源也非常有用。例如,提到 Lacticaseibacillus(牛奶和奶酪衍生的),一般的属描述如下:“Lacticaseibacillus 菌株是同源发酵的;一些但不是所有物种通过磷酸酮醇酶途径代谢戊糖。 DNA 的 mol % G+C 含量介于 46 和 58.0 之间。基因组大小范围从 1.93 到 3.14 Mbp。菌株不运动,氧化酶阴性,通常从葡萄糖中产生 D(-)- 和 L(+)-乳酸。生长的温度范围是可变的,但绝不会低于 10 °C,也绝不会高于 45 °C。一个亚种可在 70°C 下存活 40 秒。 Lys-d-Asp 是最常见的肽聚糖类型。该属具有相当大的经济重要性,因为它拥有多个物种,可用作乳品发酵中的发酵剂和益生菌”。

我们可以用鼠李糖来举个更具体的例子:

“[172] 中描述了鼠李糖乳杆菌菌株的原始特征。该类型菌株的基因组大小为 2.95 Mbp。 DNA 的 mol% G+C 含量为 46.7。该物种具有游牧生活方式,并且与广泛的栖息地隔离,包括乳制品、发酵肉、鱼、蔬菜和谷物、污水、人类(口腔、阴道和肠道)、无脊椎动物宿主和临床来源 [17, 169]。 ”

因此,这种乳酸杆菌重新分类是一项需要大量投资和工作的挑战,但它也将是一个独特的机会,可以更好地解释细菌世界,更好地了解新群体之间的特殊性,并更好地开发具有更深层次的目标产品。从功能性视角出发,也将获得更好的效果。

它确保使用共享和稳定的语言来正确识别细菌,并将成为分类学领域首次对食品和食品补充剂行业产生全球影响的历史性事件。由于分类的任何变化都反映了范式的变化,因此将会有新的视角导致开发益生菌产品的新方法。

通过这次经验,我们更加清楚的知道在更新下一个属时该做什么——因为双歧杆菌预计会成为下一个!

 

原文链接https://www.microbiometimes.com/the-lactobacillus-taxonomy-change-has-arrived-what-do-you-need-to-know/

References:

Parks DH, Chuvochina M, Waite DW, Rinke C, Skarshewski A, Chaumeil PA, Hugenholtz P. A standardized bacterial taxonomy based on genome phylogeny substantially revises the tree of life. Nat Biotechnol. 2018 Nov;36(10):996-1004. doi: 10.1038/nbt.4229. Epub 2018 Aug 27. PubMed PMID: 30148503.

Salvetti E, Harris HMB, Felis GE, O’Toole PW. Comparative Genomics of the Genus Lactobacillus Reveals Robust Phylogroups That Provide the Basis for Reclassification. Appl Environ Microbiol. 2018 Aug 17;84(17). pii: e00993-18. doi: 10.1128/AEM.00993-18. Print 2018 Sep 1. Erratum in: Appl Environ Microbiol. 2018 Oct 1;84(20):. PubMed PMID: 29915113; PubMed Central PMCID: PMC6102987.

Zheng J, Ruan L, Sun M, Gänzle M. A Genomic View of Lactobacilli and Pediococci Demonstrates that Phylogeny Matches Ecology and Physiology. Appl Environ Microbiol. 2015 Oct;81(20):7233-43. doi: 10.1128/AEM.02116-15. Epub 2015  Aug 7. PubMed PMID: 26253671; PubMed Central PMCID: PMC4579461.

Zheng J., Wittouck S., Salvetti E. et al.,(2020). A taxonomic note on the genus Lactobacillus: Description of 23 novel genera, emended description of the genus Lactobacillus Beijerink 1901, and union of Lactobacillaceae and Leuconostocaceae.https://doi.org/10.1099/ijsem.0.004107

Markets and Markets: https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/probiotic-market-advanced-technologies-and-global -market-69.html).

Parker CT, Tindall BJ, Garrity GM. 2015. International Code of Nomenclature of Prokaryotes. Int J Syst Evol Microbiol 68:1825–1829. https:// doi.org/10.1099/ijsem.0.000778.

Duar RM, Lin XB, Zheng J, Martino ME, Grenier T, Pérez-Muñoz ME, Leulier F, Gänzle M, Walter J. Lifestyles in transition: evolution and natural history of the genus Lactobacillus. FEMS Microbiol Rev. 2017 Aug 1;41(Supp_1):S27-S48. doi:10.1093/femsre/fux030. Review. PubMed PMID: 28673043.

Pane and Vinot 2019: https://www.microbiometimes.com/the-lactobacillus-taxonomy-change-is-coming-why-and-how-to-make-the-most-of-it/

 

 

 

 

 

 

 

 

 


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