بهینه‌سازی تولید گلوکونات‌سدیم در دمای زیاد با استفاده از باکتری استیک‌اسید مقاوم به گرما (استوباکتر سنگالنسیس)

مقدمه: امروزه، گلوکونیک‌اسید و مشتقات آن کاربرد وسیعی در صنایع غذایی دارند؛ بااین‌حال، هنوز پژوهش‌های وسیعی برای بهینه‌سازی تولید این اسید با استفاده از روش‌های تخمیری درحال انجام است. هدف اصلی پژوهش حاضر، بررسی تأثیر دماها و اسیدیته‌های مختلف بر برخی پارامترهای سینتیکی تخمیر و عملکرد مجموعه آنزیم‌های دهیدرو‌ژناز سلول است. مواد و روش‏‏ها: استوباکتر سنگالنسیس در کشت ناپیوسته در غلظت‌های مختلف قند، دماها و اسیدیته‌های مختلف کشت شد و ویژگی‌های سینتیکی رشد و تولید گلوکونات‌سدیم بررسی شدند؛ سپس تأثیر اسیدیته بر ترکیب جمعیت سلول‌های فاز نمایی و سکون و تولید محصولات جانبی به‌ترتیب با استفاده از فلوسیتومتری و روش‌های کروماتوگرافی بررسی شد. نتایج: بررسی‌های فلوسیتومتری نشان دادند با پیشرفت تخمیر و ورود سلول‌ها به فاز سکون، جمعیت سلولی واگرا می‌شود و دو زیر‌جمعیت ازنظر فعالیت دهیدروژنازها به وجود می‌آیند. اسیدیتۀ محیط‌کشت تأثیر بسیار زیادی در درصد زیرجمعیت‌های فعال و غیر‌فعال سلول‌ها طی فاز تولید گلوکونیک‌اسید در فاز سکون دارد؛ به‌طوری‌که در اسیدیتۀ کمتر، میزان زیرجمعیت دارای دهیدروژنازهای غیرفعال به‌طور معناداری تا 61 درصد کل جمعیت سلول‌ها افزایش یافت؛ همچنین میزان ناخالصی‌های تولید‌شده به اسیدیتۀ تخمیر وابسته است؛ به‌طوری‌که میزان مشتقات کتونی گلوکونیک‌اسید در اسیدیتۀ 5/4 بیش از 6 برابر افزایش یافت؛ بنابراین، اسیدیته‌های 5 و 5/5 بهترین اسیدیته برای استوباکتر سنگالنسیس به‌منظور تخمیر 95 گرم گلوکز در دمای 38 درجۀ سانتی‌گراد هستند. بحث و نتیجه‏گیری: استوباکتر سنگالنسیس می‌تواند به‌عنوان باکتری بالقوه برای تولید گلوکونات‌سدیم در دمای زیاد استفاده شود؛ باوجوداین، واگرایی جمعیت سلولی طی تخمیر موجب کاهش تعداد سلول‌های فعال تولیدکنندۀ محصول و درنتیجه، کاهش حداکثر سرعت مصرف منبع کربنی می‌شود. لازم است در پژوهش‌های بعدی راهکارهای جلوگیری از واگرایی جمعیت سلولی یا برگرداندن آنها به حالت اول بررسی شوند.