Lactobacillus là vi khuẩn Gram dương, kích thước lớn (0,5 - 0,7 × 2 - 8 µm),
cầu. Chúng có những nhu cầu về dinh dưỡng phức tạp và làm lên men hoàn toàn, hiếu khí hay kị khí, ưa axit.(De Man và cộng sự, 1960). Nhiệt độ phát triển tối thích thường là 30 – 35oC. Khuẩn lạc của Lactobacillus thường có hình tròn, màu trắng hay đục sữa. Lactobacillus được đặc trưng bởi khả năng sản xuất axit lactic là một sản phẩm phụ của quá trình chuyển hóa glucose.
-Lactobacillus được tìm thấy trong các môi trường sống có chứa nhiều
cacbohydrat và phân bố rộng khắp trong thức ăn, thức ăn ủ chua, phân bón, sữa và các sản phẩm sữa và trong đường ruột người, động vật, thủy sản….
-Nhiều loài Lactobacillus được sử dụng thương mại trong việc sản xuất các loại sữa chua, pho mát và sữa chua, và họ có một vai trò quan trọng trong sản xuất rau quả lên men (dưa chua và dưa cải bắp), đồ uống (rượu vang và nước trái cây), bánh mì bột chua, và một số xúc xích. Ngày nay Lactobacillus được sử dụng trong chế phẩm probiotic cho cả con người và vật nuôi. Đặc biệt, trong lĩnh vực nuôi trồng thủy sản chế phẩm probiotic đang được phát triển và ứng dụng ngày càng rộng rãi.
Các đặc tính probiotic của Lactobacillus
•Khả năng sinh ra các chất kháng khuẩn và đối kháng với các vi khuẩn gây bệnh
Lactobacillus có khả năng sinh ra các chất kháng khuẩn và đối kháng với
nhiều vi khuẩn Gram (+), Gram (-) và kể cả một số loài nấm.Lactobacillus có khả năng sinh ra các chất kháng khuẩn bao gồm: các axit hữu cơ (chủ yếu là axit lactic và axetic axit), hydroperoxit, cacbondioxit, diacetyl, bacterioxin và các hợp chất giống bacterioxin (Mishra và Lambert, 1996; Ouwehand và cộng sự, 1999). Cả axit lactic và axit axetic đều có khả năng hạn chế sự phát triển của các vi sinh vật khác bởi chúng làm giảm pH của môi trường và chính điều này đã ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất của các vi sinh vật khác (Mishra và Lambert, 1996). Hydroperoxit ức chế được sự phát triển của cả vi khuẩn Gram(+) và Gram(-) (Hollang, Knapp, và Shoesmith, 1987; Mishra và Lambert, 1996). Diacetyl tác động ức chế lên sự tăng trưởng bằng cách can thiệp sử dụng arginine (Jay, 1986).
Ngoài ra Lactobacillus còn có khả năng sinh ra bacterioxin, là những peptid có khả năng tiêu diệt các vi khuẩn khác do sự tạo thành các kênh làm thay đổi tính
thấm của màng tế bào, nhiều loại bacterioxin còn có khả năng phân giải ADN, ARN và tấn công vào peptidoglycan để làm suy yếu thành tế bào. Bacterioxin sẽ tấn công các vi khuẩn gây bệnh và ức chế sự phát triển của chúng, trong đó có các vi khuẩn gây bệnh như: Vibrio; E.coli; Samonella; Campylobacter, Shigella, Clostridium,
Candida albicans, và một số virus khác nữa (O’Sullivan và Kullen, 1998).
•Khả năng sinh Enzyme tiêu hóa
Mặc dù những nghiên cứu hiện nay đối với Lactobacillus chủ yếu tập trung vào việc tăng cường hệ miễn dịch của cơ thể, tăng khả năng kháng bệnh. Việc đánh giá khả năng sinh enzyme tiêu hóa chưa được tiến hành đối với tất cả các loài. Tuy nhiên cũng có một số ít nghiên cứu đã được công bố cho thấy Lactobacillus có khả năng sinh tổng hợp một số enzyme như lactase, peptidase, proteinase. Điều này có ý nghĩa rất lớn vì nó góp phần làm tăng khả năng tiêu hóa thức ăn qua đó làm tăng tốc độ tăng trưởng và giảm hệ số chuyển hóa thức ăn (FCR) (Wang và Xu, 2006),
(Wang, 2007).
•Khả năng phát triển trong đường tiêu hóa
Trong các điều kiện invitro, nhiều chủng Lactobacillus đã được tuyển chọn với khả năng tồn tại và phát triển ở trong điều kiện bất lợi của đường ruột động vật như môi trường axit ở dạ dày, môi trường kiềm của ruột, lyzozyme, dịch tụy, dịch mật. (Srikanjana Klayraungvà cộng sự, 2008). Khả năng tồn tại trong các điều kiện khắc nghiệt của đường tiêu hóa giúp cho các vi sinh vật probiotic có thể cạnh tranh được vị trí bám dính và các nguồn dinh dưỡng với các vi khuẩn gây bệnh.
Một số chủng Lactobacillus có khả năng tồn tại tốt trong đường tiêu hóa đã được phân lập như: L. curvatus, L. reuteri, L.plantarum, L. parapentarum, L.
pentosus, L. keferi, L. fermentum, L. animalis, L.mucosae, L. aviaries ssp. aviaries,
L.salivarius ssp. salicinus, L. salivarius ssp., L. hilgardii, và L. panis (Srikanjana
Klayraung và cộng sự, 2008).
•Khả năng tăng cường hệ miễn dịch
Lactobacillus tác động trực tiếp hoặc gián tiếp giúp tăng cường hệ miễn dịch
trình sản xuất cytokine kích thích miễn dịch đặc hiệu. Ngoài ra, các chất kháng khuẩn của Lactobacillus cũng phát huy khả năng giúp vật chủ tiêu diệt được các vi khuẩn gây hại, tăng cường khả năng phòng thủ cho hệ thống miễn dịch.
Một ví dụ điển hình là vi khuẩn Lactobacillus acidophilus LA-5, vi khuẩn này có khả năng liên kết với các hiệu ứng tích cực trên các hệ thống miễn dịch như tăng cytokine, hoạt động thực bào và sản xuất kháng thể. Ngoài ra L. acidophilus
LA-5 đã cho thấy ức chế sự phát triển của các tế bào ung thư vú, và tác động tích cực trên các bệnh nhân hóa trị liệu. Nghiên cứu khác cũng cho thấy L. acidophilus
NCFM có thể giảm tỷ lệ mắc các triệu chứng sốt, ho và chảy nước mũi, có tác dụng chống viêm
•Khả năng chịu mặn
Khả năng chịu mặn của Lactobacillus có vai trò quan trọng vì đây là yếu tố đầu tiên quyết định sự tồn tại của probiotic trong môi trường nước biển. Khả năng chịu mặn là đặc tính quý khi sử dụng các chủng này làm chế phẩm cho NTTS ở các vùng khác nhau.
Một số chủng Lactobacillus đã được biết với khả năng chịu độ mặn cao, cao hơn rất nhiều so với độ mặn trung bình từ 31‰ tới 38‰ của nước biển như:
- L. amylovorus DCE 471có thể tồn tại và sinh ra bacterioxin trong môi
trường 3 % (w/v) NaCl (Patricia Neysens và cộng sự, 2003).
- Lactobacillus sakei có thể sống trong môi trường có độ mặn rất cao 9%
NaCl (Chaillou và cộng sự, 2005).