Leuconostoc mesenteroides и синтез полисахаридов¶

Leuconostoc mesenteroides — вид грамположительных факультативно-анаэробных молочнокислых бактерий семейства Leuconostocaceae, относящийся к группе гетероферментативных молочнокислых бактерий. Бактерия сбраживает углеводы с образованием молочной и уксусной кислот, этанола и углекислого газа, а также синтезирует внеклеточные полисахариды, прежде всего декстран и леван. Штаммы вида широко используются в пищевой промышленности и рассматриваются как продуценты биополимеров.

¶Таксономия и характеристика

Вид описан в 1878 году и относится к роду Leuconostoc. Клетки — овальные или сферические кокки, часто образующие короткие цепочки, неподвижны, спор не образуют. Оптимальная температура роста — 20–30 °C, что отличает вид от многих других молочнокислых бактерий. Бактерия оксидазоотрицательна, каталазоотрицательна, растёт на средах с добавлением углеводов и витаминов.

Гетероферментативное молочнокислое брожение означает, что из глюкозы образуются не только молочная кислота, но и этанол (или ацетат) и CO₂. Это отличает L. mesenteroides от гомоферментативных лактобацилл.

¶Синтез полисахаридов

Основные полисахариды, синтезируемые видом, — декстран и леван.

¶Декстран

Декстран — полимер глюкозы, в котором основная цепь образована α-1,6-гликозидными связями с разветвлениями через α-1,2, α-1,3 или α-1,4-связи. Синтезируется ферментом декстрансахаразой (глюкозилтрансферазой) из сахарозы: фермент отщепляет фруктозу и переносит глюкозный остаток на растущую цепь полимера. Молекулярная масса декстранов варьирует от десятков тысяч до миллионов дальтон в зависимости от штамма и условий.

Структура и степень разветвления декстрана определяют его растворимость, вязкость и биологическую активность. Промышленно значим декстран, продуцируемый штаммом L. mesenteroides NRRL B-512(F): он даёт высокомолекулярный слаборазветвлённый полимер, используемый в медицине.

¶Леван

Леван — полимер фруктозы с β-2,6-связями, синтезируемый ферментом левансахаразой из сахарозы. Обладает меньшей молекулярной массой и иными физико-химическими свойствами, чем декстран.

¶Условия синтеза

Интенсивность образования полисахаридов зависит от:

• концентрации сахарозы в среде — она служит донором глюкозных и фруктозных остатков;
• температуры и pH среды (оптимум обычно близок к нейтральному);
• состава питательной среды, наличия витаминов и минеральных солей;
• конкретного штамма бактерии.

¶Значение и применение

Декстран применяется в медицине как плазмозамещающий раствор (препараты на основе декстрана), в хроматографии — как материал для гель-фильтрации (сефадексы), в пищевой промышленности — как загуститель и стабилизатор. Леван исследуется как пребиотик и иммуномодулятор.

В пищевой отрасли L. mesenteroides участвует в заквасках для квашения капусты, огурцов, производства вина и молочных продуктов, формируя вкус, аромат и консистенцию. Образование декстрана может вызывать нежелательное ослизнение продуктов, что учитывается в технологии.

В биотехнологии вид рассматривают как источник гликозилтрансфераз для ферментативного синтеза олигосахаридов и модифицированных полимеров.