Vnitřní grant VŠCHT pro rok 1997


Návrat na hlavní stránku galerie

Název grantu: Sledování fyziologického stavu mléčných bakterií při tvorbě kyseliny mléčné

Číslo grantu: 319157117

Řešitel: Dr. ing. Petra Patáková, Ústav kvasné chemie a bioinženýrství - 319

Spoluřešitelé:

Shrnutí současného stavu

Kyselina mléčná se vyskytuje ve dvou stereoizomerech L(+) a D(-). Tvorba čistých izomerů homofermentativními mléčnými bakteriemi je poměrně vzácná, častější je tvorba racemické směsi, v níž mohou být oba izomery zastoupeny různou měrou. Z hlediska fyziologických požadavků člověka je L(+)- mléčná kyselina, která je přirozeným metabolitem lidského těla vznikajícím ve svalech a zpracovávaným v játrech, hodnocena lépe (1). Její tvorba závisí nejen na druhu a kmeni mléčných bakterií, ale i na kultivačních podmínkách t.j. na složení kultivačního média, teplotě kultivace, redoxním potenciálu prostředí apod. (2). Na změnu kultivačních podmínek reaguje kultura změnou chování a také změnou morfologie (3). L(+) - mléčná kyselina je tvořena z pyruvátu, dodávaného glykolýzou, ovšem produkce D(-)- mléčné kyseliny může patrně nastat z několika příčin. První z nich je, že buňky produkují racemasu, která katalyzuje izomeraci L(+) izomeru na D(-), druhá, že buňky obsahují D-laktát dehydrogenasu a D(-) izomer kyseliny mléčné vzniká po glykolýze z pyruvátu stejně jako L(+) izomer a třetí možností je, že D(-) izomer vzniká jinou metabolickou drahou než glykolýzou např. z aminokyselin (2).

Cíl projektu

Cílem projektu bylo sledovat vybrané ukazatele fyziologického stavu (tvar a velikost buněk, růstová rychlost, rychlost tvorby kyseliny mléčné atd.) mléčných bakterií (zejména rodů Lactobacillus, Lactococcus a Streptococcus) v podmínkách tvorby kyseliny mléčné a stanovit vlivy, které způsobují zvýšenou produkci L(+)- kyseliny mléčné.

Řešení

Řešitelský kolektiv se zabýval následujícími úkoly:

  1. Screening kmenů, produkujících L(+) kyselinu mléčnou nebo směs L(+)- a D(-) izomerů kyseliny mléčné
    Screening byl proveden pomocí zařízení BIOSCREEN (Labsystems, Finsko), určeného pro rychlé testování mikroorganismů vyhodnocováním jejich růstových křivek. Při kultivaci v mikrotitračních destičkách, se v každé jamce měří v pravidelných intervalech optická denzita a jednotlivé údaje se načítají do počítače. Produkce D,L- kyseliny mléčné byla stanovena enzymovým testem od firmy Boehringer Mannheim (Německo).
  2. Testování různých složení kultivačního média a sledování vlivu na produkci L(+)- a D(-) kyseliny mléčné, na růst biomasy a morfologii buněk
    Rychlé testování bylo opět provedeno pomocí zařízení BIOSCREEN, sledování morfologie a stanovení bioinženýrských charakteristik procesu (měrná růstová rychlost, výtěžnost) bylo provedeno s vybranými kmeny při kultivacích v laboratorním fermentoru. Mikroskopické preparáty byly pozorovány v mikroskopu, napojeném přes CCD kameru do počítače. Při pozorování byla sledována morfologie buněk.


Závěry

Tvorba L(+) izomeru kyseliny mléčné u sledovaných kultivací závisela zejména na:


Literatura

  1. Voet D, Voetová J. Biochemie. str. 490. Victoria Publishing Praha, 1995.
  2. Hjorleifsdottir S., Seevaratnam S., Holst O. and Mattiasson B. Effects of complete cell recycling on product formation by Lactobacillus casei ssp.rhamnosus in continuous cultures. Curr. Microbiol. 20, 287 (1990)
  3. Norton S., Lacroix C. and Vuillemard J.C. Effect of pH on the morphology of Lactobacillus helveticus in free-cell batch and immobilized-cell continuous fermentation. Food Biotechnol. 7, 235 (1993)