بهينه سازي pH و غلظت گلوكز محيط كشت جهت افزايش توليد هيالورونيك‌اسيد توسط سويه‌هاي Streptococcus equisimilis گروه‌هاي C و G

Optimization of pH and glucose concentration of culture media for enhancement of hyaluronic acid production by Streptococcus equisimilis group C and G

سابقه و هدف: هيالورونيك ­اسيد بيوپلي­مري طبيعي و خطي است كه به­ دليل خصوصيت ويسكوالاستيك، ظرفيت بالاي جذب آب و زيست­ سازگاري كاربردهاي وسيعي در پزشكي، دارورساني و صنايع آرايشي دارد. امروزه توليد صنعتي آن از طريق فرمنتاسيون سويه­ هاي استرپتوكوكي است. تحقيق كنوني گزارشي از غربالگري و بهينه­ سازي شرايط توليد هيالورونيك­اسيد توسط سويه ­هاي استرپتوكوكي باليني گرو ه ­هاي C و G جدا شده از بيماران ايراني است. مواد و روش ­ها: يازده سويه استرپتوكوك اكوئيسيميليس(S.equisimilis) شامل نه سويه گروه C و دو سويه گروه G شناسايي و توليد اوليه هيالورونيك ­اسيد به­ روش كمپلسومتري با كاربازول تعيين شد و بر اساس نتايج سه سويه با بيش­ترين توليد جهت بهينه ­سازي انتخاب شدند. جهت تعيين pH بهينه، دوازده نقطه در دامنه 3/1-7/5 و غلظت گلوكز در يازده نقطه در دامنه 0/3 تا 15 ميلي­ گرم در ميلي­ ليتر و در pH بهينه ارزيابي و بازده هيالورونيك­ اسيد توسط سويه­ هاي منتخب تعيين شد. يافته­ ها: ميانگين غلظت هيالورونيك­اسيد توليد شده در يازده سويه باليني بين 216/6 تا 729/7ميكروگرم در ميلي­ ليتر متغيير بود. سه سويه با بيش­ترين توليد شامل سويه ­هاي GCS-08،GGS-88 و GGS-132و ميانگين غلظت هيالورونيك ­اسيد به­ترتيب 573/0، 579/7 و 729/7 ميكروگرم در ميلي ­ليتر جهت مطالعه­ هاي بهينه­ سازي انتخاب شدند. pH بهينه و مقدار هيالورونيك­اسيد براي هر سويه به ­ترتيب (6.5, 744.3 µg/ml 6.8, 1041.8) GGS-132 , GGS-88 (4.8, 598.9 µg/ml) and ،GCS-08 (µg/ml) بود. كشت در محيط حاوي گلوكز با غلظت 15 ميلي­گرم در ميلي­ ليتر باعث افزايش توليد هيالورونيك­اسيد توسط سويه­ ها به­ ترتيب GCS-08:1096.4, GGS-88:1234.3 and GGS-132:1993.6 µg/ml ميكروگرم در ميلي­ ليتر شد. نتيجه ­گيري: نتايج نشان دهنده اثر معني­دار pH و رابطه مستقيم غلظت گلوكز بر بازده هيالورونيك­اسيد است كه مي ­تواند باعث افزايش توليد تا 2/73برابر شود. شناسايي سويه توليد كننده در pH اسيدي 4/8 مزيتي براي توليد صنعتي هيالورونيك­اسيد در شرايط غير معمول است.

Aim and background Hyaluronic acid (HA) is a natural linear polysaccharide with excellent viscoelasticity, high water retention capacity and biocompatibility finding wide-range of application in medicine, drug delivery and cosmetics. Currently, microbial fermentation is used for industrial HA production. The present study reports screening and optimization of HA production by clinical Streptococcus equisimilis group C and G (GCS and GGS) isolates from Iranian patients. Materials and Methods The 11 S.equisimilis strains including 9 GCS and 2 GGS were characterized and primary HA production was quantified by carbazol assay. Accordingly, three strains were selected for further optimization. The effect of pH on HA yields at 12 points ranging from 3.1-7.5 and glucose concentrations ranging from 0.3-15 mg/ml at 11 points at optimized pH were determined for selected strains. Results The range of HA concentration among 11 strains was 216.6-729.7 µg/ml. The three higher producer strains including GCS-08, GGS-88 and GGS132 with an average production of 573.0, 579.7 and 729.7 µg/ml, respectively was selected. The HA concentrations at optimized pH of selected strains were (6.5, 744.3 µg/ml), (4.8, 598.9 µg/ml) and (6.8, 1041.8 µg/ml) respectively. Cultivation at 15 mg/ml of glucose led to increasing HA yield by GCS-08:1096.4, GGS-88:1234.3 and GGS-132:1993.6 µg/ml. Conclusion The findings showed the significant effect of pH and direct correlation of glucose concentration on HA production that can increase the yield up to 2.73 folds. Identification of high producer strain at pH 4.8 would be an advantage for HA production under unusual condition at industrial scale.