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革兰氏阳性细菌:重要特征及分类

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:某些菌株革兰氏染色或美兰染色显示两极体,内部有颗粒物或呈现纹状。生长温度范围25~45℃,最适生长温度为37℃,最适生长pH 7.4~7.6,兼性厌氧,厌氧培养生长良好。

革兰氏阳性细菌:重要特征及分类

1.乳杆菌属(Lactobacillus)

革兰氏阳性,细胞呈多样性杆状,常有棒形、球杆状,有的呈长短不等的丝状,不分枝,一般单个存在或短链排列。某些菌株革兰氏染色或美兰染色显示两极体,内部有颗粒物或呈现纹状。通常不运动,具有周生鞭毛的菌株能够运动,无芽孢,无细胞色素,大多数不产生色素。乳杆菌属是化能异氧型,营养要求严格,在生长繁殖过程需要多种氨基酸维生素、肽和核酸衍生物。pH 6.0以上时可还原硝酸盐,不液化明胶,不分解酪素,联苯胺反应阴性,不产生吲哚和H2S,大多数菌株可产生少量的可溶性氮。耐氧或微好氧,接触酶反应阴性,厌氧条件下生长良好。在2~53℃均可生长,最适生长温度为30~40℃。耐酸性强,最适生长pH 5.5~6.2,在pH小于5.0的环境中也能生长,不耐热,巴氏杀菌能将该菌杀死。极少有致病性菌株。DNA中的(G+C)含量为34.7%~53.4%。模式种为德氏乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii)。

根据发酵类型,将乳杆菌属分为2种类群。

同型乳酸发酵:能发酵葡萄糖产生85%以上的乳酸,且不发酵戊糖和葡萄糖酸盐的类群,如德氏乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii)、赖氏乳杆菌(Lactobacillus leichmannii)、詹氏乳杆菌(Lactobacillus jensenii)、乳酸乳杆菌(Lactobacillus lactis)、德氏乳杆菌保加利亚亚种(Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus)、嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)、瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)、唾液乳杆菌(Lactobacillus salivarius)、干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)、木糖乳杆菌(Lactobacillus xylosue)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、弯曲乳杆菌(Lactobacillus curvatus)、棒状乳杆菌(Lactobacillus coryniformis)和同型腐酒乳杆菌(Lactobacillus homohiochii)等。

异型乳酸发酵:能发酵葡萄糖产生等摩尔的乳酸、CO2乙酸乙醇的类群,如发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum)、纤维二糖乳杆菌(Lactobacillus cellobiosas)、短乳杆菌(Lactobacillus brevis)、布氏乳杆菌(Lactobacillus buchneri)、绿色乳杆菌(Lactobacillus viridescens)、嗜粪乳杆菌(Lactobacillus coprophilus)、希氏乳杆菌(Lactobacillus hilgardii)、发状乳杆菌(Lactobacillus trichodes)、食果糖乳杆菌(Lactobacillus fructivorans)、懒惰乳杆菌(Lactobacillus desidiosus)和异型腐酒乳杆菌(Lactobacillus heterohiochii)等。

本属菌在自然界分布广泛,主要存在于牛乳、肉、鱼、果蔬制品及动植物发酵产品中,通常为食品有益菌,常用作乳酸、干酪、酸乳等乳制品生产的发酵剂

德氏乳杆菌保加利亚亚种(Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus),旧称保加利亚乳杆菌。细胞形态为长杆状,两端钝圆。固体培养基生长的菌落呈棉花状,易与其他乳杆菌区别。能利用葡萄糖、果糖、乳糖等糖类进行同型乳酸发酵产生D(-)-乳酸,不能利用蔗糖。该菌是乳杆菌属中产酸能力最强的菌种,产酸能力与菌体的形态有关,菌形越大,产酸越多,最高产酸量可达2%。如果菌形为颗粒或细长链状,产酸能力较弱,最高产酸量为1.3%~2%。该菌分解蛋白质能力较弱,发酵乳中可产生香味物质。最适生长温度为37~45℃,15℃以下不能生长。该菌常作为发酵酸奶的生产菌。

嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)细胞形态呈细长杆状,单生或短链。能利用葡萄糖、果糖、乳糖和蔗糖等糖类进行同型乳酸发酵产生DL-乳酸,该菌生长繁殖需要生长因子(如维生素),分解蛋白质能力弱。最适生长温度为37℃,15℃以下不能生长,耐热性差。最适生长pH 5.5~6.0,耐酸性强,能在其他乳酸菌不能生长的酸性环境中生长繁殖。嗜酸乳杆菌是能够在人体肠道内定植的少数有益微生物菌群之一,其代谢产物有机酸和抗菌物质,如乳酸菌素(lactocidin)、嗜酸杆菌素(acidophilin)和嗜酸乳菌素(acidolin)可抑制病原菌和腐败菌的生长。另外,该菌在改善乳糖不耐症,治疗便秘痢疾结肠炎、激活免疫系统、抗肿瘤、降低胆固醇等方面具有一定的功效。

2.链球菌属(Streptococcus)

革兰氏阳性,细胞呈球形或卵圆形,直径小于1μm,生长在液体培养基中成对或成链排列。接触酶反应阴性,无芽孢,一般不运动,不产生色素,某些菌种能形成芽孢。化能异养型,营养要求复杂,某些菌种需要一定种类的维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶和脂肪酸等。属于同型乳酸发酵,发酵葡萄糖产生L(+)-乳酸,但不产生气体,通常溶血。生长温度范围25~45℃,最适生长温度为37℃,最适生长pH 7.4~7.6,兼性厌氧,厌氧培养生长良好。DNA中(G+C)含量为33%~42%。模式种为酿脓链球菌(Streptococcus pyogenes)。

链球菌属主要包括酿脓链球菌(Streptococcus pyogenes)、类马链球菌(Streptococcus equisimilis)、兽瘟链球菌(Streptococcus zooepidemicus)、马链球菌(Streptococcus equi)、停乳链球菌(Streptococcus dysgalactiae)、血链球菌(Streptococcus sanguis)、肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)、咽峡炎链球菌(Streptococcus anginosus)、无乳链球菌(Streptococcus agalactiae)、少酸链球菌(Streptococcus acidominimus)、唾液链球菌(Streptococcus salivarius)、缓症链球菌(Streptococcus mitis)、牛链球菌(Streptococcus bovis)、马肠链球菌(Streptococcus equinus)、嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)、粪链球菌(Streptococcus faecalis)、屎链球菌(Streptococcus faecium)、鸟链球菌(Streptococcus avium)、乳房链球菌(Streptococcus uberis)等。

多数菌种为共栖菌或寄生菌,常见于人和动物的口腔、上呼吸道、肠道等处,大多数是有益菌。但有些是人畜致病菌,如引起奶牛乳房炎的无乳链球菌(Streptococcus agalactiae)和人类咽喉炎的溶血性链球菌(Streptococcus haemolytlcus)。少数菌种是引起食品腐败变质的细菌,如粪链球菌(Streptococcus faecalis)和液化链球菌(Streptococcus liquefaciens)。有些则是发酵乳制品生产中常用的菌种,如丁二酮乳酸链球菌(Streptococcus diacetilactis)、乳酪链球菌(Streptococcus creamoris)、嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)和嗜热乳链球菌(Streptococcus thermophilus)等。

嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)细胞呈圆形或卵圆形,成对长链状排列。某些菌株若不经过中间牛乳培养,不能在固体培养基上形成菌落。能利用葡萄糖、果糖、乳糖和蔗糖,属于同型乳酸发酵,产生L(+)-乳酸。在石蕊牛乳中不还原石蕊,能使牛乳凝固。分解蛋白质能力较弱,在发酵乳中能产生双乙酰香味物质。该菌主要特征是能在高温条件下产酸,最适生长温度40~45℃,温度低于20℃不能产酸。耐热性强,在65~68℃也能生长。常作为发酵酸乳、干酪的生产菌。

3.乳球菌属(Lactococcus)

革兰氏阳性,细胞呈球形或卵圆形,大小为(0.5~1.2)μm×(0.5~1.5)μm,在液体培养基中成对或成短链排列,不产生芽孢,不运动,无荚膜,兼性厌氧。属于化能异养型,同型乳酸发酵,发酵葡萄糖产生L(+)-乳酸,不产生气体。接触酶反应阴性。营养要求复杂,在合成培养基上生长,需要多种B族维生素和氨基酸。最适生长温度30℃,可以在10℃生长,45℃不能生长。主要存在于乳制品和植物产品中。模式种为乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)。

乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)旧称乳酸链球菌(Streptococcus lactis)。细胞呈双球、短链或长链状。在石蕊牛乳中能使牛乳凝固。属于同型乳酸发酵,产酸能力弱,最大乳酸生物量为0.9%~1.0%。能在4%NaCl肉汤培养基和0.3%亚甲基蓝牛乳中生长,能水解精氨酸产生NH3,温度适应范围广泛,10~40℃均能产酸,最适生长温度30℃,45℃不能生长。对热抵抗力较弱,在60℃加热30min全部死亡。常作为干酪、酸制奶油和乳酒发酵剂菌种。

乳酸乳球菌乳脂亚种(Lactococcus lactis subsp.cremoris)旧称乳脂链球菌(Streptococcus cremoris)。细胞比乳酸乳球菌稍大,呈长链状。属于同型乳酸发酵,产酸和耐酸能力均较弱,产酸温度较低,通常在18~20℃,37℃以上不能生长、也不能产生酸。由于耐酸能力差,保藏该菌种非常困难,一般要求每周转接菌种1次,或在培养基中添加1%~3%的CaCO3保藏。不能在4%NaCl肉汤培养基和0.3%亚甲基蓝牛乳中生长,不能水解精氨酸。该菌常作为干酪、酸制奶油发酵剂菌种。

4.片球菌属(Pediococcus)

革兰氏阳性,细胞呈球形、成对或四联状排列。无芽孢,不运动,固体培养时菌落大小可变,通常直径为1.0~2.5 mm,无细胞色素。属于化能异养型,生长繁殖时需要复合生长因子,如维生素B3、维生素B5、维生素H和氨基酸,不需要维生素B1、对氨基苯甲酸和维生素B12。能利用葡萄糖进行同型乳酸发酵产生DL(-)-乳酸或L(-)-乳酸。通常不酸化或凝固牛乳,不分解蛋白质,不还原硝酸盐,不水解马尿酸钠,不产生吲哚。兼性厌氧,接触酶反应阴性。生长温度范围25~40℃,最适生长温度30℃。模式种为有害片球菌(Pediococcus damnosus)。该属菌主要存在于发酵的植物性原料或腌制蔬菜中,常用于泡菜、香肠等发酵,也常引起啤酒等酒精饮料的变质。

该属现包括7个种,分别是耐酸兼性厌氧的戊糖片球菌(Pediococcus pentosaceus)、乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)、有害片球菌(Pediococcus damnosus)、小片球菌(Pediococcus parvulus)和意外片球菌(Pediococcus inopinatus),不耐酸的兼性厌氧的糊精片球菌(Pediococcus dextrinicus)以及不耐酸的微好氧的马尿片球菌(Pediococcus urinaeequi)。

戊糖片球菌(Pediococcus pentosaceus)细胞呈球状,直径为0.8~1.0μm。最适生长温度35℃,最高生长温度为42~45℃。对啤酒花防腐剂敏感。该菌常分布于麦芽汁、发酵植物材料,如泡菜、腌菜青贮饲料等中。

乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)细胞呈球状,直径为0.6~1.0μm。最适生长温度40℃,最高生长温度为50℃。在不加啤酒花的麦芽汁中可以生长,但是在啤酒花麦芽汁或啤酒中不能生长。该菌常见于酸泡菜、发酵的麦芽汁中。

有害片球菌(Pediococcus damnosus)旧称啤酒片球菌(Pediococcus cerevisiae)。细胞呈球形,直径为0.6~1.0μm,呈四联状排列。该菌能发酵麦芽糖产酸不产气,不发酵乳糖。最适生长温度25℃,在35℃不能生长,在60℃加热10 min可杀死。在pH 3.5~6.2范围能生长,最适pH 5.5。由于该菌能产生丁二酮,通常分布于腐败的啤酒和酵母中,腐败啤酒中特殊的气味与该成分有关。

5.明串珠菌属(Leuconostoc)(www.xing528.com)

革兰氏阳性,细胞呈球形或豆状、成对或成链排列。不运动,无芽孢。在固体培养基中菌落一般小于1.0 mm,光滑、圆形、灰白色,在液体培养基中常呈现浑浊均匀,但某些长链状菌株可形成沉淀。属于化能异养型,生长繁殖时需要复合生长因子,如维生素B3、维生素B1、维生素H和氨基酸,不需要维生素B5及其衍生物。该菌能利用葡萄糖进行异型乳酸发酵产生D(-)-乳酸、乙酸或醋酸、CO2,能使苹果酸转化为L型乳酸。通常不酸化和凝固牛乳,不水解精氨酸,不水解蛋白质,不还原硝酸盐,不溶血,不产生吲哚。兼性厌氧,接触酶反应阴性。该菌生长温度范围5~30℃,最适生长温度为25℃。DNA中(G+C)含量为38%~42%。模式种为肠膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides)。

明串珠菌属可分为两群,第一群包括5种,它们可能关系密切,彼此难以区分,主要包括肠膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides)、葡聚糖明串珠菌(Leuconostoc dextranicum)、类膜明串珠菌(Leuconostoc paramesenteroides)、乳明串珠菌(Leuconostoc lactis)和乳脂明串珠菌(Leuconostoccremoris)。第二群在葡萄酒中发现的,仅包括酒明串珠菌(Leuconostoc oenos)。

该属菌多数为有益菌,常存在于水果、蔬菜、乳及乳制品中,能在含高浓度糖的食品中生长。某些菌株可作为制造乳制品的发酵菌剂。

肠膜明串珠菌肠膜亚种(Leuconostoc mesenteroides subsp.mesenteroides)旧称肠膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides),是明串珠菌属的典型代表。细胞呈球形或豆形、成对或短链排列。在固体培养基中菌落一般小于1.0 mm,在液体培养基中常呈现浑浊均匀。最适生长温度为25℃,pH为3.0~6.5,具有一定的渗透压,能在含4%~6%NaCl的培养基中生长繁殖。能利用葡萄糖进行异型乳酸发酵,在高浓度的蔗糖溶液中可以合成大量的荚膜(葡聚糖),形成特征性黏液。该菌是泡菜发酵重要的发酵剂,而且已被用于生产右旋糖苷,作为代血浆的主要成分。但是,该菌常因污染食品而造成麻烦,如牛乳变黏,制糖工业中由于增加糖液的黏度,影响过滤,延长生产周期,降低产量等。

6.双歧杆菌属(Bifidobacterium)

因其菌体尖端呈分枝状(如Y型或V型)而得名。细胞呈多样形态,短杆状呈规则形,纤细杆状呈带有尖细末端的球形、长而稍弯曲状、分枝或分叉形、棍棒状或匙形。排列方式有单个、链状、Y型、V型、L型和栅栏状,凝聚呈星状等。革兰氏阳性,菌体染色不均匀,无芽孢、无鞭毛,不运动。

该属菌为化能异养型,对营养要求苛刻,生长繁殖需要特殊的生长因子,称为双歧因子,即能促进双歧杆菌生长,不被人体吸收利用的天然或人工合成的物质。能利用葡萄糖、果糖、乳糖和半乳糖,通过果糖-6-磷酸支路产生乳酸和乙酸(摩尔比2:3)以及少量的甲酸和琥珀酸。分解蛋白质能力较弱,能利用铵盐为氮源,不还原硝酸盐,不水解精氨酸,不液化明胶,不产生吲哚,联苯胺反应阴性。专性严格厌氧,接触酶反应阴性,不同菌株或菌种对氧的敏感性存在差异,经多次传代培养后,菌株的耐氧性增强。生长温度范围为25~45℃,最适生长温度为37℃。生长的pH为4.5~8.5,最适生长起始pH 6.5~7.0,不耐酸,在pH小于5.5的酸性环境中菌体不利于存活。

目前已知的双歧杆菌有28种,人体肠道中有8种,其中两歧双歧杆菌(Bifidobacterium bifidum)、婴儿双歧杆菌(Bifidobacterium infantis)、青春双歧杆菌(Bifidobacterium adolescentis)、长双歧杆菌(Bifidobacterium longum)和短双歧杆菌(Bifidobacterium breve)是肠道中最常见的双歧杆菌。

双歧杆菌是人体肠道内有益菌群,可定殖在宿主的肠黏膜上形成生物学屏障,具有拮抗致病菌、改善微生态平衡、合成多种维生素、提供营养、抗肿瘤、降低内毒素、提供免疫力、保护造血器官、降低胆固醇水平等重要生理功能,具有促进人体健康的作用。

7.丙酸杆菌属(Propionibacterium)

革兰氏阳性,不形成芽孢,不运动的杆菌。通常是多形态的,类似白喉菌或棒状的,一端圆钝,而另一端渐细或变尖,并且着色不深。有些培养物的细胞可能是球形的、延长的、叉形的或甚至是分枝的。细胞通常排列成单个、成对或“V”和“Y”字形状,短链或丛生成“汉字”状排列。化能异养型,代谢碳水化合物蛋白胨丙酮酸盐或乳酸盐,发酵产物主要是丙酸和醋酸的混合物,并常含有少量的异戊酸、甲酸、琥珀酸或乳酸和CO2。所有的种都从葡萄糖产酸。

该属菌为兼性厌氧菌,有不同程度的耐氧性,大多数菌株可在稍缺氧的空气中生长,在血琼脂上的菌落通常凸起,半透明,有光泽,呈乳到带红色。最适生长温度30~37℃,最适pH 7.0。大多数菌株在含有20%胆汁或6.5%NaCl的葡萄糖培养液中生长。DNA的(G+C)含量范围为59%~66%。模式种为费氏丙酸杆菌(Propionibacterium freudennreichii)。

丙酸杆菌属主要包括费氏丙酸杆菌(Propionibacterium freudennreichii)、特氏丙酸杆菌(Propionibacterium thoenii)、丙酸丙酸杆菌(Propionibacterium acidipropionici)、詹氏丙酸杆菌(Propionibacterium jensenii)、贪婪丙酸杆菌(Propionibacterium avidum)、痤疮丙酸杆菌(Propionibacterium acnes)、嗜淋巴丙酸杆菌(Propionibacterium lymphophilum)、颗粒丙酸杆菌(Propionibacterium granulosum)等。

该属菌主要存在于乳酪、乳制品、人的皮肤或人与动物的肠道中。某些菌株参与乳酪成熟,使乳酪产生特殊香味和气孔。有些种是致病性的,易与棒状杆菌及梭菌某些种混淆。

8.微球菌属(Micrococcus)

革兰氏阳性,细胞呈球形,直径为0.5~3.5μm,单生、双生和特征性的向几个平面分裂而形成不规则的堆团、四联或立方堆。通常不运动。好氧,最适生长温度为25~30℃。在含有5%NaCl中能生长,在基础培养基上生长良好,可产生黄色和红色色素。

化能异养菌,代谢为严格的呼吸型。通常可利用的含碳化合物有丙酸盐、乙酸盐、乳酸盐、琥珀酸盐、谷氨酸盐和碳水化合物。葡萄糖氧化主要生成乙酸盐或完全氧化成CO2和水。不产生吲哚,接触酶反应阳性。该属菌对营养要求不一致,某些菌株能以磷酸铵为唯一氮源或以谷氨酸作碳源、氮源和能源,以硫胺素或维生素作为生长因子。DNA的(G+C)含量范围为66%~75%。模式种为藤黄微球菌(Micrococcus luteus)。

该属含有藤黄微球菌(Micrococcus luteus)、玫瑰色微球菌(Micrococcus roseus)和变异微球菌(Micrococcus varians)等种。该属菌广泛存在于人和动物的皮肤上,也广泛分布于土壤、水、植物和食品上,是重要的食品腐败性细菌。在新鲜食品、加工食品和腐败的食品中,该菌的检出率都很高。可引起肉类、鱼类、水产品、大豆制品等食品的腐败。有些菌可在低温下生长,故可引起冷藏食品的腐败变质。

9.葡萄球菌属(Staphylococcus)

革兰氏阳性,细胞呈球状,直径0.5~1.5μm。单个、成对排列及具特征性的多于一个平面分裂,形成不规则的堆团,不运动。

化能异养菌,呼吸代谢和发酵代谢,产生接触酶。特别是在有空气存在时,多数碳水化合物能被利用并产生酸。在厌氧情况下葡萄糖发酵的主要产物是乳酸,有空气时主要产物为乙酸和少量的CO2,产生胞外酶和毒素。可水解多种蛋白质和含脂肪的底物,可能分解马尿酸盐和精氨酸,不形成吲哚。好氧生长时要求氨基酸类和维生素类,厌氧生长时要求尿嘧啶和可发酵的碳源。

该菌属兼性厌氧,在好氧条件下生长更快,最适生长温度35~40℃,生长温度范围6.5~46℃,最适pH为7.0~7.5,pH范围4.2~9.3。大多数菌株在15%NaCl或40%的胆汁中可以生长。对溶葡萄球菌素内肽酶的溶解敏感,抗溶菌酶溶解。通常对抗菌素敏感,例如乳胺和大环内酯抗菌素、四环素、新生素和氯霉素,但抗多黏菌素和多烯类;对抗细菌物敏感;通常对热敏感。DNA的(G+C)含量为30%~40%。模式种为金黄色葡萄球菌(Staphyloccocus aureus)。

该属含有金黄色葡萄球菌(Staphyloccocus aureus)、表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)和腐生葡萄球菌(Staphyloccocus saprophyticus)等种,广泛的分布于自然界中,如空气、饲料、饮水、地面及物体表面、人及畜禽的皮肤、黏膜、肠道、呼吸道及乳腺中也有寄生。其中与食品关系最为密切的是金黄色葡萄球菌(Staphyloccocus aureus),可通过各种途径污染食品,产生肠毒素引起食物中毒,侵入人体可引起局部或全身感染,如常引起各种化脓性疾患,败血症和脓毒败血症。

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