Riassunto analitico
I batteri acetici (BA) sono batteri appartenenti alla famiglia Acetobacteraceae, all'interno della classe Alphaproteobacteria. Sono noti per la loro capacità di ossidare parzialmente carboidrati ed alcoli convertendoli nei corrispondenti metaboliti (aldeidi, chetoni e acidi organici) di produrre esopolisaccaridi (EPS) come ad esempio la cellulosa batterica (BC) e i frutto-oligosaccaridi (FOS).
La BC, composta da monomeri di glucosio che presentano legami glicosidici β-1,4, ha una composizione chimica identica alla cellulosa vegetale, ma presenta una diversa struttura macromolecolare.
I FOS sono dei polimeri a catena corta formati dalla ripetizione di unità di fruttosio e legati mediante legami β-glicosidici (1-2).
Diversi FOS possono essere classificati in base alle unità che compongono il polisaccaride, al preso molecolare e alla struttura macromolecolare.
I principali FOS sono:
• inulina, caratterizzata da legami β-D-Fru-1-2 e numero di monomeri che varia da 2 a 60;
• levano, costituito da 2 a 6 residui di D-fruttosio uniti da legami β-(2,6) e β-(2-1) con un residuo di D-glucosile all'estremità della catena.
Il levano è un omopolisaccaride non strutturale, appartenente al gruppo dei fruttani, e viene sintetizzato da un’ampia gamma di BA a partire dal saccarosio. Presenta una struttura sia lineare con legami ß-(2,6), che ramificata attraverso legami ß-(2,1).
Al giorno d’oggi si è visto come il levano trovi applicazione in diversi campi, soprattutto in quello alimentare in quanto viene usato come emulsionante ed addensante. Ma ancora più importante è stata vista, in diversi studi, la sua attività prebiotica a livello intestinale in quanto capace di aumentare la presenza di bifidobatteri.
Sulla base di queste osservazioni, il lavoro sperimentale previsto in questa tesi, è stato quello di valutare la sintesi di LT-EPS da parte di BA appartenenti ai seguenti generi: Acetobacter, Gluconobacter, Neoasaia, Komagataeibacter e Kozakia.
Da condizioni di crioconservazione (-80°C), i ceppi sono stati rivitalizzati e posti in condizioni di sintesi mediante l’impiego del terreno HS contenente saccarosio e successivamente incubati in sistema agitato a temperatura di 28 °C per 48 – 96 ore.
Il levano sintetizzato è stato misurato tramite l’utilizzo di uno specifico protocollo di analisi enzimatica. Dai risultati ottenuti, i ceppi utilizzati, presentano un’ampia variabilità in merito alla capacità di produrre levano. I risultati, infatti, mettono in evidenza come ceppi appartenenti alla specie Neoasaia chiangmaiensis (DSM 101099T), Koazakia basilenis (DSM 14400T), Gluconobacter cernius (DSM 9533T) e K .xylinus (UMCC 2756) sono caratterizzati da un’alta resa di produzione che va da circa 2.68 g / Kg a 59.19 g / Kg .
La fase di coltivazione, finalizzata alla determinazione di levano, è stata inoltre monitorata al fine di valutare la produzione di cellulosa ed i parametri analitici di interesse (pH, acidità titolabile, acido gluconico (AG) e residuo delle fonti carboniche del mezzo).
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Abstract
Abstract
Acetic acid bacteria (AAB) belonging to the Acetobacteraceae family, within the Alphaproteobacteria class. They are known for their ability to partially oxidize carbohydrates and alcohols by converting them into the corresponding metabolites (aldehydes, ketones, and organic acids) and to produce exopolysaccharides (EPS) such as bacterial cellulose (BC) and fructo-oligosaccharides (FOS).
Bacterial cellulose (BC) is composed by glucose monomers that have β-1,4 glycosidic bonds, has a chemical composition identical to vegetable cellulose, but has a different macromolecular structure.
Fructo-oligosaccharides (FOS) are short-chain polymers formed by the repetition of fructose units and linked by β-glycosidic bonds (1-2).
FOS can be classified based on the units that make up the polysaccharide, the molecular value and the macromolecular structure.
The main ones are:
• inulin, characterized by β-D-Fru-1-2 bonds and the number of monomers ranging from 2 to 60;
• levan, consisting of 2 to 6 D-fructose residues joined by β- (2,6) and β-(2-1) bonds with a D-glucosyl residue at the end of the chain.
Levan is a non-structural homopolysaccharide, belonging to the group of fructans, and is synthesized from a wide range of AAB starting from sucrose. It has both a linear structure with ß (2 → 6) bonds and branched through ß (2 → 1) bonds.
Nowadays it has been seen how the lever is used in various fields, especially in the food industry as it is used as an emulsifier and thickener. But even more important has been seen, in various studies, its prebiotic activity in the intestine as it can increase the presence of bifidobacteria.
Based on these observations, the experimental work envisaged in this thesis was to evaluate the synthesis of levan by AAB belonging to the following genera: Acetobacter, Gluconobacter, Neoasaia, Komagataeibacter and Kozakia.
From cryopreservation conditions (-80 ° C), the strains were revitalized and placed in synthesis conditions using the HS medium containing sucrose and subsequently incubated in a stirred system at a temperature of 28 ° C for 48 - 96 hours.
The synthesized lever was measured using a specific enzymatic analysis protocol. From the results obtained, the strains used show a wide variability in terms of the ability to produce levan. The results, in fact, show that strains belonging to the species Neoasaia chiangmaiensis (DSM 101099T), Koazakia basilenis (DSM 14400T), Gluconobacter cernius (DSM 9533T) and K .xylinus (UMCC 2756) are characterized by a production yield ranging from about 2.68 g / Kg to 59.19 g / Kg.
The cultivation phase, aimed at determining LT-EPS, was also monitored in order to evaluate the production of cellulose and the analytical parameters of interest (pH, titratable acidity, gluconic acid (AG) and residue of the carbon sources of the medium).
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