Влияние солей хлористого кобальта на биосинтез витамина В12

ВЛИЯНИЕ ИОНОВ КОБАЛЬТА НА БИОСИНТЕЗ ВИТАМИНА В12 ПРОПИОНОВОКИСЛЫМИ БАКТЕРИЯМИ

О влиянии ионов кобальта на выход биомассы и синтез витамина В12 см. также по ниже приведенным ссылкам:

в описании изобретения к патенту РФ № 2309982:

Способ получения бактериального концентрата пропионовокислых бактерий

в описании изобретения к патенту РФ № 2372782:

Способ получения замороженной концентрированной закваски на основе симбиоза пробиотических бактерий

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СОЛЕЙ ХЛОРИСТОГО КОБАЛЬТА НА БИОСИНТЕЗ ВИТАМИНА В12 БАКТЕРИЯМИ ВИДА PROPIONIBACTERIUM FREUDENREICHII

Т.В. Етепнёва, Е.П. Каменская

Бийский технологический институт (филиал) Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова, г. Бийск, 2012

Физиология прокариот – одно из центральных направлений в микробиологии, формирующее целостное представление о жизнедеятельности организма. Изучение физиолого-биохимических свойств практически значимых микроорганизмов актуально в плане решения общечеловеческой задачи – улучшения качества жизни.

Пропионовокислые бактерии (ПКБ) интересны как организмы, неоднозначно относящиеся к молекулярному кислороду и образующие в норме большие количества корриноидов – соединений группы витамина В12. Так, пропионовокислые бактерии вида Propionibacterium freudenreichii практически значимы как пробиотики, как источники консервантов, а так же как продуценты биологически активных веществ и прежде всего витамина В12 [1].

Изучение физиологии Propionibacterium freudenreichii в связи с её удивительной способностью к образованию корриноидов в больших количествах – ключ к пониманию новых особенностей биологии организма, его статуса в эволюции, расширению представления о биологическом разнообразии в мире прокариот и целенаправленному их использованию [2].

Прим. ред.: Корриноиды — группа веществ, в основе которых лежит углеродный скелет коррина, который состоит из четырёх пиррольных колец. Коррин является родительской структурой корриноидов и ряда коферментов. К наиболее известным веществам этой группы относятся кобаламины (витамины B12).

Корриноиды (соединения группы витамина В12) – особые тетрапирролы древнего происхождения, отличающиеся химической и биохимической полифункциональностью. Являясь древними полифункциональными биокатализаторами они вовлечены в центральные метаболические процессы современных прокариот. Ионы металлов в этих соединениях находятся в комплексе с органическими лигандами, а в коферментах В12 атом кобальта связан с углеродом. Ко-В12 – единственное металлорганическое соединение, обнаруженное в живых организмах, которое является уникальным биокатализатором. К настоящему времени открыто и изучено более тридцати биохимических реакций, катализируемых корриноидсодержащими ферментами. Открытие новых функций корриноидов продолжается. Но, несмотря на обнаружение всё новых биохимических реакций, протекающих при участии корриноидов, актуален вопрос о физиологическом значении их высокого естественного уровня образования в клетках некоторых бактерий и архей [3].

Новый взгляд на роль кобальта и корриноидов в жизнедеятельности Propionibacterium freudenreichii неизбежно ускорил бы изучение этого явления у других прокариотических организмов. Однако известно, что в естественных питательных средах содержание кобальта минимально. Поэтому целью нашей работы являлось изучение влияния различных концентраций солей хлористого кобальта на биосинтез витамина В12 пропионовокислыми бактериями вида Propionibacterium freudenreichii.

На начальном этапе работы производилось изучение влияния различных концентраций кобальта на содержание кобаламина в биомассе ПКБ. Для исследования накопления биомассы и витамина В12, использовалась глюкозоминеральная среда с разным содержанием солей кобальта: 0,5 мкг/л, 1,0 мкг/л, 1,5 мкг/л. Контролем служила среда, не содержащая солей кобальта. При проведении экспериментальных исследований использовались общепринятые и современные методы анализов. Содержание витамина В12 определяли спектрофотометрическим методом; среднюю удельную скорость роста бактерий – по приросту биомассы [4]. Результаты зависимости биосинтеза витамина В12 от дозы солей хлористого кобальта представлены на рисунке 1.

Рисунок 1– Влияние дозы солей кобальта на синтез витамина В12

Как видно из рисунка 1, максимальное накопление витамина В12 было достигнуто на третьи сутки культивирования бактерий при концентрации ионов кобальта в среде 1,5 мкг/л и составило – 381,5 мкг/л.

Так же было изучено влияние различных концентраций солей кобальта на накопление биомассы пропионовокислых бактерий. В ходе эксперимента определялась абсолютно сухая биомасса (АСБ) ПКБ. Результаты представлены на рисунке 2.

Рисунок 2 – Влияние дозы солей кобальта на накопление биомассы Propionibacterium freudenreichii

Из рисунка 2 видно, что во всех средах с внесением ионов кобальта наблюдалось наращивание биомассы бактерий, по сравнению с контролем. При дозе солей кобальта 1,5 мкг/л содержание сухой биомассы бактерий достигло 3,54 г/л.

В дальнейшей работе для наглядного сравнения влияния концентраций солей кобальта в среде на рост исследуемых бактерий были изучены средние удельные скорости роста культур. Результаты эксперимента приведены на рисунке 3.

Рисунок 3 – Влияние содержания различных концентраций солей кобальта на среднюю удельную скорость роста Propionibacterium freudenreichii

Как видно из рисунка 3 внесение в глюкозоминеральную среду солей хлористого кобальта в количестве 1,5 мкг/л позволяет повысить темпы наращивания биомассы Propionibacterium freudenreichii в 1,7 раза, по сравнению с безкобальтовой средой.

Таким образом, полученные результаты исследований свидетельствуют о том, что содержание корриноидов в клетках Propionibacterium freudenreichii напрямую зависит от концентрации ионов кобальта в среде. Так же установлено, что во всех опытах, наибольший выход витамина В12 и наибольшее накопление биомассы наблюдается на третьи сутки культивирования. В результате эксперимента была подобрана оптимальная доза солей хлористого кобальта в количестве 1,5 мкг/л, которая позволяет повысить темпы наращивания биомассы Propionibacterium freudenreichii в 1,7 раза по сравнению с контролем и увеличить содержание витамина В12 до 381,5 мкг/л.

Литература

Хамагаева И.С. Биотехнология заквасок пропионовокислых бактерий / И.С. Хамагаева. – Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2006. – 172 с.
Воробьева Л.И. Пропионовокислые бактерии / Л.И. Воробьева. – М.: Изд-во МГУ, 1995. – 288 с.
Рыжкова Е.П. Кобальт и корриноиды в биологии Propionibacterium freudenreichii: Автореф. дис. док. биол. наук – Москва, 2003. – 266 c.
Нетрусов А.И. Практикум по микробиологии: учеб. пособие для студ. высшучеб. заведений / А.И. Нетрусов, М.А. Егорова, Л.М. Захарчук и др.; под. ред. А.И. Нетрусова. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 608 с.

Источник: По Материалам 5-й Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с Международным участием - «Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности». - Часть 1, Бийск, 2012. С.244-246

К разделу Витамин В12

О получении кисломолочного биопродукта на закваске пропионовокислых бактерий Propionibacterium shermanii c большим содержанием витамина В12 (1200 мкг/мл) см. в описании изобретения к патенту РФ № 2195127: Способ получения кисломолочного пролдукта "Целебный"

Будьте здоровы!

ССЫЛКИ К РАЗДЕЛУ О ПРЕПАРАТАХ ПРОБИОТИКАХ