Сүт қышқылды бактериялардың экзополисахаридтері және олардың синтезіне әсер ететін факторлар

Бактериялар жасушаларының беттік құрылымы гликозидті суббірлерден тұратын полимерлердің бай көзі болып табылады. Бактериялар капсуласының құрылымдық компоненттері микроорганизмдердің әрбір тобына тән. Бұдан басқа, полисахаридті капсула жасушаның бетіне қосылған бактериялар (капсулалық ЭПС) немесе микробиальды жасушадан (шырышты қабат) толығымен ажыратылған және қоректік ортада болатын бактериялар (капсулалық ЭПС) болуы мүмкін [17].

Кейбір штаммдар бірден екі фенотиптік жеке ЭПС, Тұтқыр және шырышты түрлерін бөліп алады, ал басқалары тек бір ғана өндіреді. Вязкую нысанын ЖТС фенотипически арқылы анықтайды білім беру жабысқақ "жіптер" ұзын 5мм құрылатын жанасқанда бактериологиялық ілмек с колониями. ЭПС шырышты түрі колонияларға шырышты сыртқы түрін береді, бірақ тұтқыр "жіптерді түзбейді", бірақ бұл әдіс ЭПС табудың субъективті әдісі болып табылады және экзополимерлердің болуы туралы сұраққа бір мағыналы жауап бермейді [18]. Сүт өнімдеріндегі бактериялық ЭПС визуализациялау әдістерінің бірі софокусты сканерлейтін лазерлік микроскопты (CCJ1M) пайдалана отырып микроскоптау болып табылады. Бастапқы ЭПС-дақылдардың софокусты сканерлейтін микрофотографиялары бактерия айналасындағы айқын аймақтарды көрсетеді - ЭПС материалынан капсуланың пайда болуын көрсетеді. Бұл әдістер еңбекті көп қажет ететін, қымбат және арнайы жабдықтарды талап ететінін атап өткен жөн. Осыған байланысты бактериялық штаммдарда ЭПС синтезіне қабілеттілікті анықтау бойынша басқа әдістерді іздеу және таңдау маңызды болып табылады.

Сүт қышқылды бактериялармен түзілетін капсулалардың мөлшері әр түрлі болуы мүмкін: 1-ден 5 цм-ге дейін.

Микробиальды ЭПС құрамы мен құрылымы бойынша алуан түрлілігімен сипатталады.

ЭПС гомополисахаридтер мен гетерополисахаридтерге олардың химиялық құрамы негізінде бөлінеді. Мысалы, гомополисахарид Lactococcus lactis subsp синтезделген полигалактан болып табылады. 1 —>3), біреуі( l-"4) және бір ос(1-"4) байланыстары бар қайталанатын пентамер бірліктерінен тұрады.

Микробтан шыққан полисахаридтердің ең көп бөлігін 2 немесе одан да көп моносахаридті бірліктерден тұратын гетерополисахаридтер құрайды. Бөлінген полисахаридтердің көпшілігі екі немесе үш көмірсулық мономерлермен және әртүрлі ацетилденген орынбасарлармен қалыптасады, бұл бактериялар штаммдарының жеке қасиеттерімен байланысты.

Әдебиетте басқа бактериялық түрлерге қарағанда Сүтқышқылды бактериялармен полимерлердің шектеулі мөлшерін (< 200 мг/л) синтездеу туралы деректер келтіріледі [19]. Сүт қышқылды бактериялар штаммдарының ЭПС өнімділігін арттыру қазіргі заманғы проблема болып табылады. Сонымен қатар ЭПС жоғары санын синтездеуі мүмкін (шамамен 4 г/л), бірақ нақты штаммдарды өсіру үшін арнайы жасалған жағдайларда дақылдар туралы мәліметтер бар. Осыған байланысты Биотехнологиядағы маңызды кезең ЭПС синтезіне қабілетті сүт қышқылды бактериялардың штаммдарын іріктеу және ЭПС барынша бөлінуі жүзеге асырылатын өсірудің оңтайлы жағдайларын айқындау болып табылады. Шетелдік әдебиетте бар ақпарат бойынша, ЭПС сүт қышқылды бактериялармен синтезіне, сондай-ақ өнімделетін полимердің түріне (яғни құрамы мен молекулалық салмағы) келесі факторлар әсер етуі мүмкін: штаммның жеке ерекшеліктері, қоректік ортаның құрамы мен pH; өсіру температурасы мен уақыты; дақылдың даму сатысы.

Әдебиетте әр түрлі факторларға байланысты Сүтқышқылды бактериялармен ЭПС синтезін зерттеу бойынша бір мәнді мәліметтер бар. Ғалымдар Streptococcus thermophilus, Lb штаммдарымен ЭПС үрлеу шарттарына назар аударды. delbrueckii subsp. bulgaricus, Lc. lactis subsp. cremoris, Lb. casei және Lb. sake [20]. Швейцария, Бельгия, Аргентина және Ұлыбритания ғалымдары өсіру температурасы, pH және өсіру уақыты сияқты физикалық факторларды маңызды деп санайды. ЭӨС шығуын анықтайтын химиялық факторлар көмірсулардың көзі, азот көзі, көміртектің/азоттың арақатынасы және ортаның басқа компоненттерінің, мысалы тұздар мен витаминдердің болуы немесе болмауы болып табылады..

СТС синтезденетін саны мәдениеттің түріне және нақты штаммның қасиеттеріне, сондай-ақ өсіру жағдайларына байланысты екендігі туралы деректер бар. Сүтқышқылды бактериялармен бөлінетін ЭПС саны 8-ден 3000 мг/л-ге дейін айтарлықтай өзгерді [21].

Қазіргі уақытқа дейін ғалымдардың жалпы пікірі және қоректік орта құрамының ЭПС сүт қышқылды бактериялармен синтезіне әсері туралы қалыптасқан жоқ.

Streptoccus thermophilus LY03 Штамм бір мезгілде ЭПС екі түрін және олар бөлінген пропорцияны синтездейді, ферментациялық сорпадағы көміртек/азот арақатынасына қатаң тәуелді. Азоттың азоттың бастапқы құрамдас концентрациясының ұлғаюын жоғары молекулалы ЭПС-ға арақатынасының өзгеруі байқалды. Lactobacillus delbrueckii subsp штаммын өсіру кезінде. bulgaricus RR гидролизденген сарысудағы ЭПС саны басқа қоректік орталармен салыстырғанда 95-тен 110 мг/л-ге дейін артты. Қарама-қайшы нәтижелер әдебиетте казеин гидролизатының ЭПС штаммымен үрлеуге әсері туралы бар. delbrueckii subsp. bulgaricus. Бірқатар ғалымдар синтетикалық ортада Lc түрлі штамдары екенін көрсетті. lactis subsp. cremoris стерильді майсыздандырылған сүтте сияқты СТС мөлшерін бөледі. Жұмыста Lactococcus lactis subspecies cremoris Ropy352 штаммын синтетикалық ортада және Сарысуға негізделген ортада өсіру кезінде стерильді майсыздандырылған сүтте өсірумен салыстырғанда ЭПС бөлінуі ұлғайған. Бірқатар ғалымдар сарысулық ақуыздар сияқты көмірсулар мен сүттің басқа да құрамдас бөліктерінің жоғары мөлшерін байқағанын атап өткен жөн, Streptococcus thermophilus және Lactobacillus delbrueckii ssp тұтқыр штаммдарында капсулалардың түзілуін ынталандырады. bulgaricus [22].

Келтірілген мәліметтерді жинақтай отырып, қоректік ортаның құрамы СТС шығуы мен құрамына әсер етеді, бірақ бұл штаммдардың жеке қасиеттеріне байланысты болады.

РН бақыланатын мәндерінде СТС синтезін зерттеу бойынша жұмыстар өте аз табылды. Қоректік ортаның рН қандай мәндерінде ЭПС ең көп саны синтезделінеді, әзірге жоқ. Luc De Vuyst және т.б. сүт қышқылды бактериялардың ЭПС-штаммдарымен синтездеу үшін рН тиімді шарты-рН мәні 6,2 тең екенін атап өтті. Van den Berg және т. б. [19] деп санайды айналдыру Сахаров в ЖТС жүреді рН 5,8 кезінде қарқынды, ал рН 6,2 қант тиімді t гликолиз процесіне жұмсалады. Аргентина ғалымдары Torino M. I және т. б. Lactobacillus helveticus АТС 15807 штаммы үшін ЭПС (549мг/л) ең жоғары синтезі рН=5,0 көрсеткішінде және рН кезінде ең төмен (49мг/л) байқағанын атап өтті.=6,2 [14]. Осындай үрдіс lactococcus lactis subsp штаммдары үшін байқалады. cremoris, Lb. casei және Lb. sake [23]. Көп жағдайда СТС максимал синтезі үшін рН оңтайлы мәні мәдениеттің өсуі үшін оңтайлы рН-мен сәйкес келсе де, Дегенмен Кейбір ғалымдар рН мәні оптималдыға қарағанда аз болған кезде СТС синтезінің ұлғаю үрдісі байқалды. Бұл феномені ЭПС жеткізу үшін липидті тасымалдаушылардың көп болуымен байланысты, ал жасушаның өсуі баяулаған немесе тежелген кезде [18]. ЭПС синтезі сондай-ақ қолайсыз жағдайларда жасушаның өмір сүруімен байланысты болуы мүмкін. Су белсенділігінің төмендігі (aw) немесе рН төмен мәні гетероферментативті өнімдердің (ацетат, этанол, ацетальдегид немесе формиат) түзілуінің орнына ЭӨС бөлу үшін лактозаның бір бөлігін кәдеге жаратады, бұл стресс жағдайында ЭӨС қорғау рөлін болжайды. Басқа ғалымдар рН жоғары деңгейін ұстап тұру пептидогликанның және тейхой қышқылдарының синтезін төмендететін ұзақ стационарлық фазаға әкеледі деп санайды [16].

Әдебиетте Сүтқышқылды бактериялармен синтезделген ЭПС санының өзгеруі туралы деректер бар, өсу үшін рационалды температураның жоғарылауы немесе төмендеуі кезінде, бірақ олар біркелкі емес.

ЭПС сүт қышқылды бактериялармен синтездеу олардың өсуінің әртүрлі кезеңдерінде жүреді. Әдебиетте табылған ЭПС үрлеу кинетикасын бағалау бойынша аздаған жұмыстар қарама-қайшы. Кейбір шетелдік ғалымдар бұл параметр микроорганизмдердің өсуімен байланысты және СТС синтезі дамудың стационарлық фазасының басында максимумға жетеді деп болжайды. Басқа зерттеушілер кері мәліметтер алды, олар ЭПС сүт қышқылды бактериялар штаммдарының өсуімен байланысты емес және логарифмдік даму фазасы кезінде орын алатынын көрсетеді.

Итальяндық ғалымдар байқалмады, бұл кезде жылдамдығын төмендету өсу, синтез ЖТС жетеді максимум. Басқа ғалымдар сүт қышқылды бактериялар штамдарын ұзақ өсіру кезінде ЭПС синтезінің төмендеуі немесе бұзылуы жиі орын алатынын айтты [24]. Гликогидролазалар 50 0000 төмен молекулалық массаға ие және жоғары температураларға және pH төмен мәндеріне жеткілікті тұрақты, бірақ өнеркәсіптік мақсаттарда ЭПС бұзылуының алдын алуға ықпал ететін әдістерді дамыту үшін әрі қарай зерттеулер қажет.

Ғылыми әдебиетте Сүтқышқылды бактериялармен ЭПС синтезі кинетикасының теориялық аспектілері жеткіліксіз, ал шетелдік ғалымдардың пікірлері өсірудің әр түрлі жағдайларына байланысты және осының салдарынан метаболизмнің әр түрлі өтетін жолдарына, сондай-ақ әр штаммға тән жеке сипаттамаларға байланысты жұмсалады. Осылайша, таңдалған штамм-продуцент үшін өсірудің таңдалған жағдайларында СТС өсуі мен синтезі арасындағы өзара байланысты зерттеу маңызды және өте қызықты мәселе болып табылады.

Осылайша, қазіргі уақытта ЭПС-бастапқы дақылдың биотехнологиясын әзірлеу кезінде факторлар кешенін ескеру қажет: микроорганизмдер штаммының жеке ерекшеліктері, қоректік ортаның құрамы мен рН, өсіру температурасы мен уақыты, дақылдың даму сатысы.

Сүт қышқылды бактериялардың ЭПС синтезі тұрақты сипаттама болып табылмайтындығы туралы деректер бар. Мүмкін, бұл штаммдар плазмидті ДНҚ жоғалтуы немесе хромосомалық ДНҚ-да қайтымды өзгерістер,немесе полимерді бұзуға қабілетті жасушадан тыс гликогидролаздың болуына байланысты[25]. Осыған байланысты іріктелген ЭПС-штаммдардың плазмидті бейінінің сақталу тұрақтылығы және қасиеттері бойынша зерттеулер жүргізу қажет.

Қазіргі уақытта шетелдік ғалымдар қызығушылық айтарлықтай қызығушылық ЖТС, синтезируемым молочнокислыми бактериялар айғақтайды жылдам өсу үстінде жарияланымдар саны. Осылайша, сүт қышқылды бактериялардың метаболизм - ЭПС өнімдерін ұлғайту мақсатында таңдап алынған штаммдарда ЭПС синтезіне әсер ететін ЕЭС мөлшерін және синтезін анықтау әдістерін, өсіру жағдайларын зерттеуге және ЭПС-штаммдардың химиялық және физикалық қасиеттерін зерттеуге бағытталған зерттеулер өзекті болып табылады.