Подбор и оптимизация питательных сред для культивирования актиномицетов-продуцентов антибиотиков

Размещено на http://www.allbest.ru/

Московский государственный университет пищевых производств

ПОДБОР И ОПТИМИЗАЦИЯ ПИТАТЕЛЬНЫХ СРЕД ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ АКТИНОМИЦЕТОВ - ПРОДУЦЕНТОВ АНТИБИОТИКОВ

Попова Е.Д.

На сегодняшний день более 8000 антибиотиков выделено из микроорганизмов, а около 4000 получены из других организмов: лишайников, растений и животных. Наиболее важным и широким классом продуцентов антибиотиков являются микроорганизмы - актиномицеты [1].

Антибиотики, продуцируемые актиномицетами, по химическому строению относятся к различным группам соединений: от относительно простых (саркомицин) до таких сложных структур, как хромопептиды (актиномицины), гликопептиды (блеомицины).

Количество продуцируемых антибиотиков напрямую зависит от условий культивирования актиномицетов, таких как: температура, pH среды, состав среды и др.

Среды для культивирования актиномицетов подбираются индивидуально для каждого продуцента. Они должны содержать в себе источники углерода, азота, а так же различные микро- и макроэлементы.

Источники углерода

При подборе источников углерода необходимо учитывать, какие углеводы способен усваивать данный микроорганизм. Важнейшими источниками углерода для культивирования актиномицетов являются различные сахара, многоатомные спирты, реже углеводороды.

Наиболее распространённым источником углерода в питательных средах является глицерин.

Глицерин - простейший представитель трёхатомных спиртов. Представляет собой прозрачную, вязкую жидкость без запаха, сладковатую на вкус. Легко усваивается актиномицетами с образованием углекислого газа и воды. При подборе оптимальной концентрации глицерина необходимо учитывать, что избыток глицерина может привести к недостаточному поступлению кислорода к клетке. Было обнаружено, что при культивировании Amycolatopsis orientalisнаблюдалась зависимость роста биомассы от концентрации глицерина в среде (таб. 1).

Таблица 1 - Влияние глицерина в различных концентрациях на рост Amycolatopsis orientalis

Так же для культивирования актиномицетов используют такие источники углерода, как: глюкоза, сахароза, галактоза, мальтоза, крахмал, манит, этанол; реже кислоты: янтарную, пировиноградную, уксусную молочную. В качестве примера влияния различных источников углерода на биосинтез антибиотиков можно привести влияние источника углерода на рост B.brevis sub sp.G.B. и биосинтез грамицидина (таб. 2) [2].

Таблица 2 - Влияние источника углерода на рост B.brevis sub sp.G.B. и биосинтез грамицидина

Источники азота

Источники азота оказывают большое влияние на образование актиномицетом антибиотических веществ.

Источники азота делятся на органические и неорганические. К органическим источникам азота относятся кукурузный и дрожжевой экстракты, различные пептоны (мясной, соевый, пшеничный), соевую муку и др.

К неорганическим источникам относят различные аммонийные соли, соли азотной (реже азотистой) кислоты, аминокислоты.

Органические источники азота являются комплексом большого количества различных азотсодержащих веществ, что затрудняет их применение. Состав веществ в разных партиях сырья может очень сильно колебаться, это может привести к большому разбросу показателей продуктивности штамма.

Соевая мука - универсальный источник азота для культивирования актиномицетов. В своём составе соевая мука содержит примерно 36,5 грамм белков на 100 грамм продукта, а так же такие источники минерального питания, как железо, фосфор, калий, кальций, магний, натрий. Пример влияния различных концентраций соевой муки на биосинтез антибиотика ванкомицина представлено в таблице 3 [3].

Таблица 3 - Влияние различных концентраций соевой муки на биосинтез ванкомицина

Минеральное питание

Источниками минерального питания микроорганизмов служат фосфор, сера и другие микро- и макроэлементы.

Сера - важный элемент питания актиномицетов, так как она входит в состав аминокислот, витаминов и кофакторов. Чаще всего сера содержится в питательных средах в виде различных сульфатов и в большинстве случаев применяют MgSO4x7H2O и (NH4)2SO4.

Фосфор - входит в состав нуклеиновых кислот, коферментов и фосфолипидов. Актиномицеты очень чувствительны к соединениям фосфора в среде и делятся на: высокочувствительные, среднечувствительные и малочувствительные. При избытке минерального источника фосфора в среде происходит изменение в биохимическом составе цитоплазмы мицелия актиномицетов, нарушаются физиологические функции клетки; иногда это резко сказывается на процессе образования антибиотиков. В питательных средах источником фосфора чаще всего являются фосфаты (соли фосфорной кислоты). биотехнологический антибиотик актиномицет культивирование

Влияние различных концентраций фосфата аммония на биосинтез гентамицина представлено в таблице 4 [4].

Таблица 4 - Влияние различных концентраций фосфата аммония в среде на биосинтез гентамицина

Многие актиномицеты требуют так же наличия в среде так называемых факторов роста, к которым относятся витамины, пурины, пиримидины и аминокислоты. Питательные среды для таких микроорганизмов могут включать, например, одну, несколько или полный набор аминокислот.

Заключение

Подбор и оптимизация питательных сред является одной из важнейших задач при культивировании актиномицетов-продуцентов антибиотиков. При подборе сред необходимо учитывать не только компоненты, необходимые для роста биомассы, но также включать соединения, необходимые актиномицету для биосинтеза антибиотика.

Литература

1. Шмид Р. Наглядная биотехнология и генетическая инженерия. Бином. Лаборатория знаний, 2014. С.40.

2. Поконова Ю.В., Стархова В.И. Новый справочник химика и технолога. Сырье и продукты промышленности органических и неорганических веществ. Часть 2 . АНО НПО «Мир и Семья», 2002. С.145.

3. United States Patent Application 20080193986

4. Optimization of media composition for the production of gentamycin by Micromonospora echinospora MTCC 708 using Response Surface Methodology A. I. Raju, Ch. V. Satya, C. Chaman Mehta, N. M. Yugandhar, S. Subba Rao

Аннотация

Подбор и оптимизация питательных сред является важным этапом на пути создания рентабельного биотехнологического продукта. Целью данной работы являлось обзор имеющихся исследований влияния различных компонентов сред на биосинтез антибиотиков актиномицетами и применение полученных сведений в дальнейшей работе.

Ключевые слова: антибиотики, актиномицеты, питательные среды.

Selection and optimization of nutrient mediums is the important phase on the way of developing profitable product of biotechnologies. Purpose of this work was the review of existing researches influence different components of nutrient mediums on biosynthesis of antibiotics by the actinomycetes and applying of received information in continued work.

Keywords: antibiotics, actinomycetes, nutrient mediums.

Размещено на Allbest.ru