Курс лекций для студентов специальности -48 02 01 «Биотехнология» Минск 2014 034)

151 
Полисахариды, водные растворы которых отличаются особой ста-
бильностью при резких изменениях температуры и в условиях агрес-
сивной среды, используются в нефтяной и газодобывающей промыш-
ленности как стабилизаторы и структурообразователи промывных 
жидкостей, предназначенных для бурения нефтяных и газовых сква-
жин, и обеспечивают более полное извлечение нефти из нефтеносных 
пластов. Более половины нефти в США добывают с помощью полиса-
харидов, главным образом ксантана. В качестве стабилизатора буро-
вых глинистых суспензий перспективен линейный внеклеточный гете-
рогликан бактерий Methylobacillus methylophilus, состоящий из глюко-
зы, галактозы, маннозы, рамнозы и глюкуроновой кислоты. 
Полисахариды ряда микроорганизмов (пуллулан Aerobasidium 
pullulans, гетерополисахарид бактерий Methylomonas и др.) являются 
флокулирующими агентами и используются в гидрометаллургии для 
производства металлсодержащих компонентов в виде гелей.
 
На основе декстранов получают сефадексы, широко применяемые 
в лабораторной практике для гельфильтрации.
Полианионные гликаны, например, ксантан, хитин, используют 
для очистки воды от тяжелых металлов, а также при промышленном 
синтезе полимеров для извлечения их из органических растворителей.
В настоящее время в промышленном масштабе (США, Франция, 
Япония, страны СНГ) выпускается ряд микробных полисахаридов, 
имеющих промышленное значение: декстран, ксантан, пуллулан, зан-
фло, курдлан, склероглюкан, или «политран», и некоторые другие. 
Производство различных полисахаридов не универсально. Для 
каждого гликана оно имеет свои особенности, определяемые физио-
логией продуцента, локализацией и физико-химическими свойства-
ми полимера, областью его использования. Влияние кислотности 
среды, уровня аэрации и температуры на биосинтез полисахаридов 
очень разнообразно. 
Большинство микроорганизмов синтезирует полисахариды из 
всех источников углерода, обеспечивающих их рост, – углеводов, 
спиртов, карбоновых кислот, аминокислот, углеводородов, С
1
-соеди-
нений. Некоторые микроорганизмы образуют гликаны лишь при 
наличии в питательной среде определенных источников углерода. 
Например, Leuconostoc mesenteroides растет, потребляя различные 
углеводы, но синтезирует декстран только на средах с сахарозой. 
Моносахаридный состав гликанов микроорганизмов не меняется 
в зависимости от источника углерода. В ряде случаев для макси-
мального образования полисахарида требуется более высокая кон-

152 
центрация источника углерода в среде, чем для накопления биомас-
сы. Обычно синтезу полисахаридов благоприятствует избыток угле-
рода в среде при некотором дефиците азота и фосфора. Повышенные 
концентрации азота и фосфора часто отрицательно сказываются на 
синтезе полисахаридов. 
Декстран – первый микробный экзополисахарид, полученный 
в промышленности. Он представляет собой гомополисахарид, постро-
енный из α-D-глюкопиранозных остатков, соединенных главным об-
разом α-1,6-связями: 
OH
OH
O
O
O
O
OH
OH
1
1
1
OH
O
O
O
O
OH 1
2
3
4
5
5
4
3 2
O
OH
O
1
CH
2
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
O
6
6
6
6
6
Разветвления в молекуле декстранов образуются с помощью 
α-1,2-, α-1,3- и α-1,4-связей. Боковые ветви молекулы состоят обычно 
из одного или двух остатков глюкозы, реже встречаются более длин-
ные боковые цепи. 
Продуценты декстрана Leuconostoc dextranicum, Leuconostoc me-
senteroides и другие образуют в больших количествах декстрансахара-
зу, индуцируемую субстратом. Это грамположительные, неспорообра-
зующие, неподвижные, гетероферментативные, факультативно-
анаэробные бактерии. Они расщепляют сахарозу на глюкозу и фрук-
тозу. Фруктоза сбраживается по типу гетероферментативного молоч-
нокислого брожения с образованием молочной и уксусной кислот, 
маннита и СО
2
. Глюкоза полимеризуется в декстран. Образование 
декстрана происходит с высокой скоростью, продукт можно выделить 
уже через 24 ч. 
Декстран образуется внеклеточно. Они имеют молекулярную 
массу от 15 до 15 000 кДа. Молекулярная масса определяется концен-
трацией сахарозы и температурой процесса. При высокой концентра-
ции сахара образуются низкомолекулярные декстраны. При неболь-
шой концентрации сахара (10%), температуре 15
С и значении рН 5,0 
получаются декстраны с молекулярной массой около 100 кДа. 

153 
Декстран извлекают из культуральной жидкости, осаждая органи-
ческим растворителем (этанолом), что уменьшает вероятность разру-
шения и модификации полимера. 
Нативный декстран не пригоден для использования в качестве 
плазмозамещающего средства, так как имеет очень большую моле-
кулярную массу, значительную вязкость, обладает токсическим 
действием и изменяет иммунореактивные свойства организма. Вы-
сокомолекулярные декстраны (более 150 кДа) могут привести к аг-
регации крови. 
С целью снижения молекулярной массы декстран подвергается 
частичному гидролизу. Можно деполимеризовать выделенный декс-
тран ферментативно, термической обработкой или ультразвуком. Из 
полученной смеси выделяют среднемолекулярную фракцию, очи-
щают и на ее основе изготавливают лекарственную форму с задан-
ным молекулярно-массовым распределением. По этому критерию 
плазмозамещающие средства на основе декстрана делят на две ос-
новные группы: 
– низкомолекулярные (молекулярная масса – 30–40 кДа); 
– среднемолекулярные декстраны (50–70 кДа). 
Осаждать фракции клинического декстрана с нужной молекуляр-
ной массой из смеси декстранов можно, используя определенные при-
емы. Так, например, более высокие концентрации спирта позволяют 
осаждать из раствора декстраны с меньшей молекулярной массой, 
декстраны же с большой степенью полимеризации осаждаются, 
напротив, при меньших концентрациях спирта. 
Для очистки декстран неоднократно растворяют в воде, пере 
осаждают спиртом и фракционируют. Для удаления нежелательных 
примесей применяют также многократную обработку раствора акти-
вированным углем. При этом варьируют уровень рН, что способ-
ствует изменению растворимости различных присутствующих в рас-
творе веществ. 
Ксантан образуется внутри клетки продуцента и затем экскрети-
руется из нее. Бактерии Xanthomonas campestris культивируют 
в аэробных условиях на среде, содержащей 1–5% углеводов (сахар-
сырец, мелассу, кукурузный крахмал и др.). Полимер используют 
в виде вязкой культуральной жидкости или в виде порошка, высу-
шенного в струе горячего воздуха. В последнем случае клетки отде-
ляют центрифугированием и осаждают полисахарид этанолом, мета-
нолом или ацетоном в присутствии электролита. 

154 

жүктеу/скачать 1,87 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: