Biosinteza acidului alginic și a alginaților

Acidul alginic

- este un poliglucid liniar din grupa poliuronidelor,alcatuit din acidul β-D-manuronic si α-L-guluronic,legati 1-4 glicozidic.

- este un poliglucid deosebit de important pentru proprietatile sale de gelatinizare si coloidale.

- este sintetizat atat de sistemele eucariote cat si de cele procariote.Dintre procariote,unele bacterii din genul Azobacter si Pseudomonas

- sursa principala de obtinere o constituie algele marine.

- Alginatul a fost descoperit in 1881 de un chimist englez E.C.C.Standford care a obtinut un mucilagiu vascos folosind familia de alge Laminariaceae(Laminaria stenophylla).

- In 1987 Thornley a pus bazele unei companii de producere a alginatului in San Diego ,SUA.

- Cea mai mare companie de producere a alginatului din lume o reprezinta Compania Merk&Co.Ind.USA care produce in jur de 70%din totalul de alginat.

Microorganisme producatoare de acid alginic

- Microorganismele producatoare de acid alginic apartin genurilor Azobacter si Pseudomonas.

- Microorganismele din genul Pseudomonas sunt intalnite in sol,in apele dulci si sarate.

- Unele specii cauzeaza imbolnaviri la plante , pe cand altele sunt ocazional patogene pentru animale si om.

- Celulele bacteriilor din genul Pseudomonas sunt strict aerobe,cu exceptia acelor specii care utilizeaza denitrificarea ca mod de respiratie anaeroba ,capabila sa utilizeze o larga varietate de compusi organici, ca sursa de carbon si energie.Printre ele se intalnesc specii fluorescente care produc pigmenti carotenoidici,solubili in apa,fluorescenti de culoare galben-verde.

- Microorganismele din genul Azobacter sunt,de asemenea,intalnite in sol si in apa si sunt capabile sa fixeze azotul in conditii aerobe.Tulpinile Azobacter chroococcum,A.beijerinckii si A. vinelandii produc celule distincte numite microchisti,care sunt rezistenti la uscare.

- Majoritatea speciilor din acest gen produc cantitati mari de exopoliglucide.

Rolul fiziologic al acidului alginic la microorganismele mucoide

- Acidul alginic la Pseudominas aeruginosa protejeaza bacteria de fagocitoza,impiedica patrunderea antibioticelor si de asemenea usureaza aderenta bacteriei de tractusul respirator.

- La Azobacter vinelandii, acidul alginic actioneaza ca o bariera de protectie impotriva toxicitatii metalelor grele,pentru difuzia oxigenului si ca un schimbator de ioni,cu selectivitate fata de ionii de calciu,in special atunci cand alginatul este in stare de gel.

Mecanismul de biosinteza a acidului alginic

- Azobacter vinelandii sintetizeaza cantitati importante de poliglucid capsular,care a fost identificat ca fiind un polimer asemanator acidului alginic din alge.

- Primul stadiu in producerea acidului alginic in constituie biosinteza acidului polimanuronic de catre celulele vegetative de A. vinelandii,pentru ca in final sa se formeze un polimer care contine regiuni homo si heteropolimerice,ca si in cazul acidului alginic din alge.

Factori care influienteaza biosinteza acidului alginic

- Sursa de carbon-Zaharoza este cea mai importanta sursa de carbon,in schimb manoza sau sorbitolul nu conduc la sinteza acestuia.

- Aerarea-lipsa oxigenului influienteaza negativ sinteza acidului alginic.In plus,cand oxigenul disponibil creste prin modificarea vitezei agitatorului fermentatorului,viteza respiratiei specifice creste si eficienta conversiei zaharozei in acid alginic scade de la 40 % la 8%.

- Conditiile de fermentare-se realizeaza in cultura discontinua cu limitarea fosforului,in timpul dezvoltarii bacteriei si inceteaza cand celulele intra in faza stationara de dezvoltare In cultura continua,prin limitarea fosforului ,viteza sintezei acidului alginic este independenta de viteza specifica de dezvoltare.