Биоактивные соединения с возможным промышленным применением обнаружены в экстремофильных бактериях из Анд

Новости сегодня - Биоактивные соединения с возможным промышленным применением обнаружены в экстремофильных бактериях из Анд

В статье, опубликованной в журнале Scientific Reports, описывается, как исследователи проанализировали биопленку, созданную бактериями, обнаруженными в горячих источниках Эль-Медано, расположенных в Чили в Центральных Андах, и пришли к выводу, что один из ее ключевых ингредиентов может быть использован для разработки натуральных добавок для фармацевтической и пищевой промышленности.

Рассматриваемый ингредиент биопленки — экзополисахарид (ЭПС), кластер внеклеточных углеводных полимеров, продуцируемых термоустойчивым штаммом Med1 бактерии Pseudomonas alcaligenes, которая растет в диапазоне температур 34–44 °C. ЭПС защищает клетки бактерии в негостеприимной среде ее обитания, характеризующейся высокими температурами, кислыми значениями pH и повышенными концентрациями металлов.

С ростом спроса на натуральные биоактивные соединения в нескольких отраслях промышленности исследования EPS усилились из-за структурных и функциональных свойств, которые предлагают ценные альтернативы синтетическим добавкам. Микробные EPS также имеют несколько преимуществ по сравнению с полисахаридами растительного происхождения, включая гораздо более широкий спектр физико-химических свойств и биологической активности.

К ним относятся противовирусные, противоопухолевые, иммунорегуляторные, антиоксидантные и эмульгирующие эффекты. EPS также хороши для флокуляции — способствуя агрегации мелких частиц в жидкости или растворе для формирования более крупных кластеров. Учитывая все эти преимущества, EPS получают достаточно внимания со стороны пищевой, косметической, биомедицинской, биоматериальной и очистной промышленности.

Изучение структур, полученных из экстремофильных бактерий (способных процветать в условиях окружающей среды, экстремальных для большинства живых существ с точки зрения давления, кислотности, солености, тепла и т. д.), — это способ лучше понять их и создать возможности для получения новых ресурсов из этих веществ с использованием биотехнологических приложений.

«Мы решили изучить горячие источники в центральном чилийском регионе Мауле, поскольку они относительно не изучены с точки зрения биотехнологических аспектов биологически активных соединений с добавленной стоимостью, вырабатываемых бактериями в рамках их устойчивости к стрессу, вызванному факторами окружающей среды, в которой они обитают», — сказал Жуан Пауло Фаби, профессор кафедры пищевых продуктов и экспериментального питания в Школе фармацевтических наук Университета Сан-Паулу (FCF-USP) в Бразилии и соавтор статьи.

Первая часть исследования, проведенного совместно бразильскими, чилийскими, американскими и иракскими исследователями, состояла из выделения бактерии из образца воды, собранного в горячих источниках , секвенирования ее генома и экспериментов по оптимизации производства EPS при высокой температуре для подтверждения ее термоустойчивости.

Было обнаружено, что изолированный штамм выдерживает температуру 44 °C, а оптимальная температура роста составляет 37 °C. По словам исследователей, это хорошая новость, поскольку нежелательные микроорганизмы не могут расти при такой высокой температуре в процессе производства EPS.

Вторая часть исследования включала физическую и химическую характеристику EPS и функциональный анализ с целью его технологического применения в пищевой и фармацевтической промышленности. В рамках этого этапа Апарна Банерджи, профессор Чилийского автономного университета, посетила лабораторию Фаби при поддержке Национального фонда научного и технологического развития Чили (Fondecyt).

«Исследование пришло к выводу, что EPS, продуцируемый P. alcaligenes Med1, обладает уникальными структурными свойствами и термической стабильностью , а также проявляет значительную антиоксидантную, эмульгирующую и флокуляционную активность, что делает его пригодным для потенциального применения в пищевой и фармацевтической промышленности в качестве натуральной добавки», — сказал Фаби.

Эксклюзивные структурные данные, полученные с помощью секвенирования генома и аналитических исследований, также создают основу для изучения других экстремофильных бактериальных ЭПС с аналогичными применениями.

«Хотя для коммерческого использования необходимы дополнительные испытания и разрешения регулирующих органов, этот EPS демонстрирует большой потенциал в качестве натуральной альтернативы синтетическим добавкам, особенно в областях, где требуются термическая стабильность и биосовместимость», — сказал он.

По словам Фаби, результаты исследования также предлагают модель оптимизации производства EPS и новые перспективы биологической активности этого соединения, что потенциально может привести к разработке устойчивых или экологически чистых добавок для различных секторов, включая пищевую, косметическую и фармацевтическую промышленность.

Новости партнеров: