غربالگري لاكتيك اسيد باكتري‌هاي توليد كننده‌ي هيالورونيك اسيد و بهينه‌سازي محيط كشت باكتري منتخب با روش تاگوچي

Screening of HA-producing lactic acid bacteria and culture condition optimization of selected bacterium by Taguchi method

پلي‌ساكاريد هيالورونيك اسيد (HA)، جزء اصلي ماتريكس خارج سلولي اپيتليال، عصب و بافت همبند مهره داران و هم چنين كپسول خارج سلولي برخي از ميكروارگانيسم‌ها است. اين پلي ساكاريد به علت ويژگي هايي از قبيل ويسكوزيته‌ي بالا و خاصيت زيست سازگاري، كاربردهاي مختفي در زمينه‌هاي چشم پژشكي، ارتوپدي، آرايشي و مهندسي بافت دارد. بافت هاي حيواني و استرپتوكوك‌ها سهم اصلي را در به دست آوردن هيالورونيك اسيد دارند؛ اما به دليل مشكلاتي از جمله آلودگي با پروتئين و وجود اندوتوكسين توجه ها به سمت باكتري‌هاي غير بيماري‌زا براي توليد هيالورونيك اسيد جلب شده است. لاكتوباسيلوس‌ها، باكتري‌هاي پروبيوتيكي هستند كه مصارف گوناگوني دارند. توليد ماكرومولكول هاي زيستي توسط اين گروه از باكتري‌ها به دليل GRAS بودن آن‌ها در الويت مي‌باشد. توليد هيالوونيك اسيد براي اولين بار، در اين لاكتيك اسيد باكتري‌هاي GRAS شامل لاكتوباسيلوس اسيدوفيلوس 1643 PTCC، لاكتوباسيلوس رامنوسوس 1637PTCC، لاكتوباسيلوس كازئي 1608 PTCC و استرپتوكوكوس ترموفيلوس 1738PTCC بررسي شد. در مرحله‌ي اول، هيالورونيك‌اسيد به طور روزانه تا 96 ساعت از محيط‌ كشت اختصاصي هر سويه جداسازي و توسط رسوب با اتانول به طور نسبي خالص‌ شد. روش كربازول براي سنجش ميزان توليد هيالورونيك اسيد به كار برده شد. بر طبق نتايج به دست آمده، لاكتوباسيلوس رامنوسوس توليد هيالورونيك‌اسيد حدوداً 0/4 گرم در ليتر را در ساعت 96 داشت. در مرحله‌ي بعد، افزايش HA توليدي توسط اين باكتري با استفاده از بهينه سازي محيط كشت با روش تاگوچي بررسي شد. با استفاده از اين روش نقاط بهينه‌ي فاكتورها مشخص گرديد و توليد هيالورونيك اسيد به ميزان 162% افزايش يافت.

Hyaluronic acid (HA) is a major component of the extracellular epithelial, neural and connective tissue of vertebrates, as well as of extracellular microorganisms. This polysaccharide has specific applications in ophthalmology, orthopedic, cosmetics and tissue engineering due to features such as high viscosity and biocompatibility. Animal tissues and streptococci have a major role in producing hyaluronic acid, but because of problems such as protein contamination and the presence of endotoxin, attention has been drawn to the generally recognized as safe (GRAS) bacteria for producing hyaluronic acid. Lactobacilli are probiotic bacteria that have diverse uses. The production of biochemical macromolecules by this group of bacteria is a priority because they are GRAS. Hyaluronic acid production for the first time in these GRAS bacteria including Lactobacillus acidophilus PTCC1643, Lactobacillus rhamnosus PTCC1637, Lactobacillus casei PTCC1608 and Streptococcus thermophilus PTCC1738 were investigated. In the first step, Hyaluronic acid was isolated from the specific culture medium and partially purified by ethanol precipitation daily for 96 hours. Carbazole method was used to measure the production of hyaluronic acid. Based on results, Lactobacillus rhamnosus produced about 0.4 g/l of hyaluronic acid at 96 hours. The increase of HA was also investigated using optimization culture medium by Taguchi design. In this method, optimal points of temperature, urea, lactose and trace elements were determined at 37 ° C, 5 g / l, 30 g / l and 1.5 ml / liter, respectively, and production of hyaluronic acid was increased by 162 %.