scan0122

Polisacharydy stanowią grupę biopolimerów niejednorodną chemicznie. Naturalnymi źródłami polisacharydów są rośliny i wodorosty. Najpowszechniej wykorzystywanymi polisacharydami są skrobia i celuloza.

W tym rozdziale omówione zostaną specyficzne polisacharydy zewnątrz-komórkowe mające własności gum. Najważniejsze z nich to dekstran, ksantan, alginian, karagenian.

Mimo iż w skład polisacharydów wchodzi niewiele cukrów prostych i składników niecukrowych, takich jak: fosforany, octany i pirogronian to wykazują one duże zróżnicowanie własności fizycznych. Niektóre polisacharydy wykazują bardzo dużą lepkość roztworów wodnych, np.: dekstran, sklero-glukan, ksantan. Inne zaś tworzą żele, np.: alginian, karagenian, pullulan.

Polisacharydy znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle' spożywczym i farmaceutycznym. Stanowią one czynniki zagęszczające w produkcji napojów i syropów, żelujące w produkcji różnego typu kremów, wyrobów cukierniczych i słodyczy. Własności żelujące wykorzystywane są także w produkcji konserw mięsnych. W wyrobie lodów i przypraw polisacharydy stosowane są w charakterze stabilizatorów koloidów. Dekstran stanowi jeden z najważniejszych polisacharydów, z uwagi na jego zastosowanie jako zamiennika plazmy krwi ludzkiej. Ze względu na dużą lepkość oraz własności emulgujące roztwory dekstranu stosowane są jako specjalne kleje.

Polisacharydy wykorzystywane są jako emulgatory w wielu dziedzinach przemysłu chemicznego, farmaceutycznego i pokrewnych.

15.1. Fermentacyjna produkcja polisacharydów

Podstawowym źródłem polisacharydów są surowce roślinne i wodorosty. Metodami mikrobiologicznymi otrzymuje się obecnie na skalę przemysłową dekstran i ksantan.

Biotechnologiczna produkcja mikrobiologicznych gum pozwala na uzyskanie bardziej jednorodnego produktu i łatwiejszą kontrolę jego własności. Możliwe jest też wytwarzanie gum o własnościach Teologicznych, lepszych niż gumy otrzymywane z produktów naturalnych. Z tego względu prowadzone są badania nad wytwarzaniem różnych polisacharydów zewnątrzkomórkowych metodami biotechnologicznymi. Ograniczenia praktycznych zastosowań polisacharydów wytwarzanych takimi technikami wynikają z konkurencji produktów otrzymywanych z surowców naturalnych oraz wysokich wymagań w przypadku stosowania preparatów w przemyśle spożywczym.

Istnieje wiele organizmów wytwarzających polisacharydy zewnątrzkomórkowe.

W tablicy 15.1. zestawiono dane o drobnoustrojach produkujących wybrane polisacharydy.

Tablica 15.1

Drobnoustroje wytwarzające polisacharydy zewnątrzkomórkowe

Nazwa	Podstawowy monomer	Mikroorganizm
Dekstran	Glukoza	Acetobacter, Leuconostoc mesenteroides
Pullulan	Glukoza	Pullularia pullulans
Alginian	Kwas manurowy, kwas guluronowy	Pseudomonas aeruginosa Azotobacter vinelandii
Ksantan	Glukoza, kwas manurowy, kwas guluronowy	Xantomonas campestris
Scleroglukan	Glukoza	Sclerotium rolfsii

Wspólną cechą procesów biochemicznego wytwarzania polisacharydów jest prowadzenie tlenowych hodowli mikroorganizmów niechorobotwórczych w aparatach o działaniu okresowym, z wydzielaniem produktu do płynu hodowlanego.

Dekstran otrzymuje się hodując ziarniaki heterofermenlacji mlekowej Leu-conostoc mesenteroides (L dextranicum). Pożywka składa się z sacharozy (10%), peptonu (0,1%), chlorku potasowego (0,1%) i polifosforanu sodowego (0,2%). Czas hodowli wynosi ok. 24 godzin.

Dekstran o niskiej masie cząsteczkowej ma największe zastosowanie w przemyśle farmaceutycznym. Dekstran kliniczny, używany jako czynnik zastępujący osocze krwi, powinien mieć masę od 50 kDa do 100 kDa, a stosowany jako regulator przepływu krwi od 20 kDa do 60 kDa. Stąd też zasadnicze znaczenie w produkcji dekstranu przemysłowego ma otrzymanie czystych preparatów o kontrolowanej, w wąskim przedziale, masie cząsteczkowej.

Od wieiu lat podstawową metodą uzyskiwania dekstranów o niskiej masie cząsteczkowej jest kosztowna i uciążliwa kwaśna hydroliza, połączona z frakcjonowaniem dekstranu za pomocą rozpuszczalników organicznych. Nowy sposób produkcji dekstranu polega na wykorzystaniu dckstranotwórczych bakterii Leuconostoc mesenteroides i drożdży Lipomyces starkeyi, rozkładających dekstran.