لوکونوستوک‌ها باکتری هتروفرمنتاتیو و بی‌هوازی اختیاری از دسته باکتری‌های اسیدلاکتیک (LAB) هستند که با تخمیر هترولاکتیک از قندهایی مانند گلوکز، ساکاروز، لاکتوز و فروکتوز، متابولیت‌های متنوعی را تولید می‌کنند. از این باکتری معمولا در تولید محصولات تخمیری مانند کفیر، کلم ترش، کیمچی، خیارشور، و شراب به طور طبیعی، و در لبنیات با تلقیح استارترکالچر استفاده می‌شود.
لوکونوستوک به دلیل توانایی در تولید گاز CO2 و ترکیبات طعم‌دهنده جزء مهمی از استارترکالچرهای مزوفیل پنیر است و از آن به عنوان باکتری معطر یاد می‌شود. این باکتری‌ها با متابولیزه کردن قند شیر (لاکتوز) و سیترات، ترکیباتی مانند دی‌استیل، اسیدلاکتیک، استالدهید، استوئین، 2 و 3-بوتاندیول، اتانول، استات، و گاز CO2، و همچنین دکستران (در محصولات لبنی حاوی ساکارز) تولید می‌کند. همین امر منجر به تقویت خواص حسی مانند بافت و طعم در محصولاتی مانند خامه، کره، و برخی پنیرهای نرم و نیمه‌سخت مانند پنیر گودا و ادام می‌شود.
برخی از گونه‌های لوکونوستوک مانند مزنتروئیدس و لاکتیس (Ln. mesenteroides، Ln. lactis) در صنعت لبنیات تخمیری بسیار مهم هستند، زیرا به طور سنتی در تولید کره و خامه استفاده می‌شوند. همچنین، گونه مزنتروئیدس (Ln. mesenteroides) یک میکروارگانیسم پروبیوتیک شناخته شده است.
لوکونوستوک عامل ایجاد چشمک در پنیرهایی است که از شیر خام تهیه می‌شوند، مانند پنیر راکفورت. حفره‌های ایجاد شده توسط لوکونوستوک در این پنیر به پنی سیلیوم راکفورتی (Penicillium roqueforti) اجازه می‌دهد تا تشکیل کلنی داده و رشد کند. با این حال، این پدیده در برخی انواع پنیر منجر به افت کیفیت محصول می‌شود و خوشایند نیست. برای مثال، آلودگی شیر با برخی گونه‌های لوکونوستوک منجر به نقص بادکردگی در پنیرهای نرم و نیمه‌سخت مانند پنیر Cremoso Argentino، نوعی پنیر نرم سنتی آرژانتینی، می‌شوند. درواقع، آلودگی فلور شیر در طول جمع‌آوری و یا در حین تولید به دلیل توانایی بالای زنده‌مانی این باکتری بر روی سطوح و مقاومت بالای آن در برابر عملیات حرارتی و همچنین دمای یخچال (4 درجه سانتیگراد) است. علاوه بر این، براساس تحقیقات، باکتری‌های گرم مثبت به طور کلی نسبت به باکتری‌های گرم منفی در برابر هموژنیزاسیون با فشار بالا (HPH) مقاوم‌تر هستند، که نشان‌دهنده ارتباط بین ساختار دیواره سلولی و مقاومت در برابر فشار بالا است. درواقع، در باکتری‌های گرم مثبت، لایه پپتیدوگلیکان استحکام ساختاری زیادی ایجاد می‌کند که از سلول در برابر فشار بالا محافظت می‌کند. بنابراین، برای غلبه بر آلودگی ناخواسته شیر با لوکونوستوک نه HPH و نه پاستوریزاسیون با دمای بالا باعث تخریب کامل این باکتری‌ها نمی‌شود. در مقابل، HPH باید با یک فرآیند حرارتی ملایم ترکیب شود که علاوه بر غیرفعال‌سازی باکتری‌ها بصورت کارآمد، به حفظ خواص فیزیکوشیمیایی محصول نیز کمک می‌کند.
نمودار پروسه تولید ترکیبات طعمی توسط لوکونوستوک
مشخصات فیزیولوژیکی
لوکونوستوک باکتری غیراسپورزا، غیرمتحرک، گرم مثبت، کاتالاز منفی، میکروآئروفیل (بی‌هوازی اختیاری)، و دارای سلول‌های کروی یا بیضی شکل است که که بصورت دوتایی یا زنجیره‌ای کنار هم قرار می‌گیرند. درواقع، مورفولوژی سلولی با شرایط رشد متغیر است و در برابر گلوکز سلول‌ها حالت کشـیده و دراز (شبیه لاکتوباسیل‌ها) پیدا می‌کنند.
گونه‌های لوکونوستوک
لوکونوستوک مزنتروئیدس زیرگونه مزنتروئیدس (L. m. subsp. mesenteroides)، لوکونوستوک مزنتروئیدس زیرگونه کرموریس یا سیتروروم (L. m. subsp. cremoris or Ln. citrovorum)، لوکونوستوک لاکتیس (Ln. lactis)، و لوکونسـتوک مزنتروئیـدس زیرگونـه دکسـترانیکم (L. m. subsp. dextranicum) اجزای ثابت تولیدکننده عطر و طعم هستند که در تهیه محصولات تخمیری کاربرد دارند.
شرایط رشد
این باکتری جزء دسته مزوفیل‌ها بوده و قادر به زنده‌مانی در دمای 30-10 درجه سانتیگراد با دمای بهینه 30 درجه سانتیگراد است. با وجود اینکه pH بهینه لوکونوستوک 5/5 است، اما در pH 4.5-7 هم می‌تواند فعالیت خود را حفظ کنند.
منابع:
Kot W, Neve H, Heller KJ, Vogensen FK. Bacteriophages of leuconostoc, oenococcus, and weissella. Front Microbiol. 2014 Apr 28;5:186. doi: 3389/fmicb.2014.00186
Guglielmotti DM, Patrignani F, Lanciotti R, Guerzoni ME, Reinheimer JA, Quiberoni A. High pressure homogenization versus heat treatment: effect on survival, growth, and metabolism of dairy Leuconostoc strains. J Food Prot. 2012 Sep;75(9):1634-41. doi: 10.4315/0362-028X.JFP-12-013
Özcan, E., Özcan, E., Özcan, E., Selvi̇, S.S., Nikerel, E., Teusink, B., Oner, E.T., & Çakır, T. A genome scale metabolic network of the aroma bacterium Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris. Applied Microbiology and Biotechnology, (2019). 103, 3153-3165. doi:1007/s00253 019-09630-4
