産業的に関連するエキソ多糖の生物探査

Scientific Reports volume 13、記事番号: 13561 (2023) この記事を引用

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シアノバクテリア外多糖類 (EPS) は、持続可能なバイオポリマーの生産の潜在的な候補です。 シアノバクテリアベースの EPS の生物活性および物理化学的特性は魅力的ですが、その商業的利用は製造コストが高いために制限されています。 産業上関連する条件に合わせて新規 EPS 産生菌株を生物学的に探索し、特徴付けることは、さまざまなバイオテクノロジーの応用や分野での実装を促進するための鍵となります。 現在の研究では、ポルトガルの気候条件をシミュレートして、日照と温度で生育するために、多様な分類範囲（初めて研究されたいくつかの属を含む）から 25 のポルトガル産シアノバクテリア株を選択し、それらの生育性能と近似性を評価しました。主要栄養素の組成。 海洋および淡水起源の Synechocystis 属と Cyanobium 属は、異なるバイオマス組成を備えた急速な成長 (0.1 ～ 0.2 g L-1 day-1) として強調されました。 シネコシスティス属 LEGE 07367 および Chroococcales シアノバクテリウム LEGE 19970 は、0.3 および 0.4 g L-1 の放出多糖類 (RPS) の生産を示しました。 これらは、シアノバクテリア EPS について通常報告されているものよりも高分子量で単糖類の数が少ないグルカンベースのポリマーであることが判明しました。 さらに、これら 2 つの RPS 生産者には既知のシアノトキシンが存在しないことも確認されました。 この研究は、ポルトガルの気候下でシアノバクテリア EPS バイオプロセス開発の最初のステップを提供します。

シアノバクテリアと微細藻類は、食品、飼料、バイオエネルギー、化粧品、バイオプラスチックの原料を調達することで、バイオエコノミーに大きく貢献しています1。 さらに、重要な研究開発努力により、これらの光独立栄養工場の現在の工業生産を経済的に実現可能な用途に活用しています2。 バイオポリマー（すなわち、天然由来のポリマー物質）などの特定の製品は、バルク市場向けに検討した場合、依然として生産コストと生産能力によって制限されています。 しかし、シアノバクテリア/微細藻類バイオポリマーがその特有の物理化学的および/または生物活性特性により商業化に成功する特定の用途向けの高付加価値市場が存在します3、4、5。 これらのバイオポリマーの生物経済における関連性は、技術の改善と新しい光独立栄養工場の発見を通じて称賛されています1。 したがって、産業的に関連する条件（光、温度など）のバイオプロスペクティングは、バイオプロセス開発とコスト削減の鍵となります6,7。

シアノバクテリアは、細胞内 (グリコーゲンなど) または細胞外多糖類 (EPS) として存在する多糖類の形態の生体高分子の有望な供給源です 8、9、10。 EPS は、細胞壁の外側に付着する多糖類が豊富な浸出液です。 ただし、それらは細胞壁に接続されていない上清にも存在します。 上清中のこれらの多糖類の起源は完全には理解されていませんが、証拠はそれらが同様の単糖類組成を持つことを示唆しています 11、12、13、14。 ただし、これら 2 つの相は異なる方法で抽出され、細胞結合多糖 (CPS) と放出多糖 (RPS) として区別されます 15。

これらの生体高分子は集中的に研究されており、いくつかは興味深い技術機能特性を示しました16、17、18。 抗ウイルス、抗炎症、創傷治癒特性などの生物活性特性を備えており 19,20,21 、高付加価値製品の優れた候補となります。

シアノバクテリア EPS の生物探査に適用される方法論に関する包括的なレビューでは、共通の特徴が示されました。光と温度のプロファイルが一定に設定されており、調査された菌株は主にイシ目目とオシラトリアル目およびイシジミ属に由来しています 15。 これらの研究は、EPS 含有量が株固有の形質であることを示しました。