2. Технология получения декстранов
Питательная среда
Источник углерода. Большинство микроорганизмов синтезирует полисахариды из всех источников углерода, обеспечивающих их рост: углеводов, спиртов, карбоновых кислот, аминокислот, углеводородов, C1- соединений. Особенностью L. mesenteroides является то, что бактерии могут расти, потребляя различные углеводы, но синтезируют декстран только на средах с сахарозой. В промышленности используют среду с 10–30 % сахарозы.
Для получения декстранов с желаемой степенью полимеризации можно использовать в качестве затравки низкомолекулярные полисахариды. Кроме природы акцептора глюкозы, молекулярная масса определяется концентрацией сахарозы и температурой реакции. Так, при высокой концентрации (70 % по весу) образуются низкомолекулярные декстраны.
Замена сахарозы более дешевым сырьем – мелассой – способствует синтезу более разветвленных декстранов, содержащих менее 70 % a-1,6- гликозидных связей, которые обладают наивысшей биологической активностью, но не пригодны для производства заменителей плазмы крови.
Источник азота. Образование полисахаридов возможно, как правило, при использовании источников азота, способных поддерживать активный рост продуцента. Но природа источника азота может, не изменяя рост микроорганизма, влиять на количественный выход гликанов. Существуют микроорганизмы, для роста которых предпочтительнее один источник азота, а для биосинтеза полисахарида другой. Для L. mesenteroides часто используют органический источник азота.
Повышенные концентрации азота в среде, как правило, отрицательно сказываются на синтезе полисахаридов.
Другие компоненты среды. На биосинтез декстранов могут влиять и другие необходимые для роста микроорганизмов компоненты среды. Большое значение имеет фосфор. Среда должна содержать неорганический фосфат. Однако повышенное содержание фосфора тормозит синтез многих полисахаридов.
Важное значение имеют различные ионы, необходимые в качестве кофакторов биосинтеза полисахаридов. Так, для L. mesenteroides магний способствует синтезу разветвленных декстранов. Поэтому для образования формы, используемой в качестве плазмозаменителя (линейного глюкана), содержание в среде магния ограничивают.
Для обеспечения роста L. mesenteroides в среду добавляют также дрожжевой экстракт либо пептон.
Образование гликанов, как правило, не требует дополнительных количеств витаминов сверх необходимого для нормального роста продуцента.
Кислотность среды. Оптимальное значение рН для роста L. теsenteroides лежит в пределах 6,5–8,0, а для накопления декстрансахаразы – около 7,0. Обычно значение рН среды задают в интервале 7,0–8,0.
Условия культивирования
Аэрация и температура. Режимы аэрации и температуры, благоприятные для образования того или иного гликана, могут сильно различаться. Большинство микроорганизмов, образующих экзогликаны, – аэробы или факультативные анаэробы, поэтому в условиях хорошей аэрации выход экзогликанов в культурах таких микроорганизмов выше. Однако накопление полисахарида в среде приводит к ограничению доступа кислорода к клеткам, что у аэробных микроорганизмов тормозит синтез гликанов. Избыточное аэрирование может угнетать биосинтез вследствие быстрого окисления углеродного субстрата.
Аэрации при использовании L. теsenteroides не требуется, что значительно упрощает технологический процесс.
Максимальное образование гликанов часто происходит при температуре ниже оптимальной для роста культуры. Так, количество декстрана в культуре L. теsenteroides увеличивается с уменьшением температуры с 30 до 10°С.