Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМИ. Несмотря на достигнутые успехи в области биотехнологии микробных полисахаридов, число их, выпускаемое промышленностью, крайне невелико; проблема поиска новых экономичных способов их получения стоит по-прежнему остро. Изучение состава и свойств микробных полисахаридов дает ключ к разработке рациональных методов их выделения, созданию оптимальных готовых форм и композиций на их основе, что в итоге расширяет выбор полисахаридов и области их эффективного использования. Экономические расчеты показывают, что переоборудование действующих предприятий под выпуск микробных полисахаридов вместо строительства новых объектов снижает стоимость производства полисахаридов почти втрое. Соединение этих путей представляется весьма перспективным. В этом случае проблемы, связанные с выделением, исследованием состава и свойств микробных полисахаридов,становятся особенно актуальны, так как их решение дает возможность выбрать общее направление поиска практически ценных полисахаридов микроорганизмов с учетом особенностей их производства и применения.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Основной целью исследования было изыскание микробных полисахаридов, представляющих практический интерес, имея в виду реализацию их производства. Эта цель обусловила три направления иссследования:
изыскание полисахаридов на основе кормовых дрожжей - продуктов отечественной микробиологической промышленности;
изыскание полисахаридов на основе штаммов-продуцентов белка, рекомендованных к промышленному использованию;
изыскание полисахаридов на основе новых штаммов-продуцентов.
Соответственно решались следующие задачи:
- определение возможности использования кормовых дрожжей и мице-
I.
лиальной биомассы грибов как источников полисахаридов;
определение возможности использования штаммов метанолоокисляю-щих бактерий - продуцентов белка для синтеза экзополисахаридов;
разработка методов выделения полисахаридов и их характеристика;
исследование состава и свойств новых экзополисахаридов,синтезируемых культурами Acinetobacter sp. и B.polymyxa, определение влияния условий культивирования на состав экзополисахаридов и вязкостные свойства их водных растворов;
поиск рациональных готовых форм экзополисахаридов.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ. Найдены, выделены и идентифицированы новые экзополисахариды, синтезируемые бактериями Acinetobacter sp. и В. polymyxa (названия полисахаридов соответственно "симусан" и "полиииксан""), которые по ряду функциональных свойств превосходят бактериальный полисахарид ксантан. Установлено, что водные растворы симусана обладают необычным для полисахаридов комплексом свойств - устойчивостью в присутствии минеральных кислот, повышением вязкости в присутствии солей, в кислой среде и после нагревания. Показано также, что растворы полиииксана обладают ярко выраженной псевдопластичностью. Показано, что слизь, которая образуется при определенных условиях культивирования метанолокисляющих бактерий - M.methylophilus, Acetobacter sp. и A.methylicum, представляет собой экзополисахариды и экзогликопротеины. Разработан новый метод их выделения из кулыуральнои жидкости. Установлено, что кислый экзополисахарид М. methylophilus способен к гелеобразованию в щелочной среде; изучен механизм этого процесса. Показано, что кормовые дрожжи могут использоваться для получения стабильных по составу манна-нов; выявлены межвидовые и межштаммовые различия маннанов C.maltosa и С,.tropicalis. Разработан способ выделения маннанов
2.
непосредственно из культуральной жидкости. Обнаружено, что мицелий гриба P.ostreatus в результате УФ-мутации утрачивает способность синтезировать гликогеноподобную капсулу; это открывает перспективу использования мицелия различных грибов как источника биологически активных полисахаридов. Найдено, что продуцентом таких полисахаридов монет служить мицелий гриба Fusarium sp. Впервые для исследования надмолекулярной структуры полисахаридов применен метод спектротурбидиометрического титрования; на основе полученных данных разработаны оптимальные готовые формы препаратов полисахаридов. Для выделенных и изученных полисахаридов с учетом их функциональных свойств определены области применения, что в итоге позволило организовать в СССР производство микробных полисахаридов с помощью оригинальных штаммов-продуцентов; общее производство симусана и полимиксана в виде различных готовых форм достигло 2 тыс. тонн в год.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы диссертации были должены на II Всесоюзной конференции "Результаты и перспективы научных исследований микробных полисахаридов" Ленинград,1984 , YII съезде Всесоюзного микробиологического общества Алма-Ата,1985 , Всесоюзной конференции "Перспективы создания лекарственных препаратов на основе биотехнологии" Москва, 1985 , конференции СССР - ГДР "Новые продукты микробиологического синтеза из метанола" Лейпциг, Германия, 1986 , Всесоюзном совещании ВАСХНИЛ Киев,1985 , УШ Всесоюзной конференции "Химия и биохимия углеводов" Тбилиси, 1987 , II Международном симпозиуме "Сверхсинтез микробных продуктов" Прага,ЧСФР,1988 , Y Европейском симпозиуме по углеводам Прага, ЧСФР, 1989 , Всесоюзной конференции "Химия пищевых веществ. Свойства и использование биополимеров в пищевых продуктах" Могилев, 1990 , YI Европейском симпозиуме по методам повы-
3.
шения нефтеотдачи Ставангер, Норвегия, 1991 , YI Европейском симпозиуме по углеводам Эдинбург, Шотландия, 1991 .
ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертации опубликовано 42 работы, в том числе получено 4 авторских свидетельства.