عديدات السكاريد الخارجية (EPS) هي بوليمرات طويلة السلسلة، وتستخدم على نطاق واسع في الصناعات الغذائية كعوامل تثخين وتثبيت ومواد هلامية. في الآونة الأخيرة، تم استخدامها أيضًا كعوامل لإزالة التلوث، وهناك اهتمام متزايد بوظائفها البيولوجية مثل النشاط المضاد للسرطان ومضادات الأكسدة والبريبايوتك. تعتبر بكتيريا حمض اللاكتيك (LAB) مصدرًا طبيعيًا لـ EPS، حيث تلعب دورًا مهمًا في التحكم في لزوجة وقوام منتجات الألبان المخمرة.
يمكن تقسيم EPS من LAB إلى مجموعتين: عديدات السكاريد المتجانسة وعديدات السكاريد غير المتجانسة. تتكون عديدات السكاريد المتجانسة من وحدات متكررة من نفس نوع السكاريد الأحادي (D-glucose أو D-fructose). على النقيض من ذلك، تتكون عديدات السكاريد غير المتجانسة من وحدات متكررة تحتوي عادةً على مزيج من D-glucose و D-galactose و L-rhamnose، وفي بعض الحالات، تحتوي على N-acetylglucosamine (GlcNAc) أو N-acetylgalactosamine (GalNAc) أو حمض الجلوكورونيك (GlcA). في بعض الأحيان، توجد أيضًا مجموعات غير كربوهيدراتية مثل الفوسفات والأسيتيل والجلسرين. يتراوح الوزن الجزيئي لهذه البوليمرات من 40 إلى 6000 كيلو دالتون.
تم تطوير استخلاص وتنقية وتحليل عديدات السكاريد الخارجية على نطاق واسع في الدراسات، من طرق التناضح البسيطة بالماء إلى كروماتوغرافيا استبعاد الحجم لتحضير EPS نقي. يستخدم بعض المؤلفين حمض ثلاثي كلورو حمض الأسيتيك (TCA) لترسيب البروتينات، والتناضح لتنقية EPS النهائي من السكريات، أو الترسيب المتكرر بالإيثانول و/أو الأسيتون. تشمل العمليات الأخرى المستخدمة لتنقية EPS الترشيح الدقيق والترشيح الفائق والتناضح التصفية، والتي يمكن إجراؤها بشكل منفصل أو بالاشتراك مع ترسيب الإيثانول.
في هذه الدراسة، قمنا بتوصيف أجزاء EPS التي تم الحصول عليها من مزارع نقية من Lactococcus lactis SLT10 و Lactobacillus plantarum C7 و Leuconostoc mesenteroides B3 لتقييم تأثير طريقة التنقية على إنتاجية وتكوين ووزن EPS الجزيئي. طريقتا التنقية اللتان تمت دراستهما هما الترسيب بالإيثانول والترشيح الفائق.
لعزل EPS، تم استخدام طريقتين للتنقية: ترسيب الإيثانول والترشيح الفائق (UF) عبر غشاء 10 كيلو دالتون. تم اختيار حد الاستبعاد الجزيئي 10 كيلو دالتون بناءً على دراسة أولية أظهرت أن أجزاء عديد السكاريد البكتيرية لها وزن جزيئي أكبر من 10 كيلو دالتون. أظهرت النتائج أن استعادة EPS بواسطة UF كانت أعلى بكثير من ترسيب الإيثانول بالنسبة لـ Lc. lactis SLT10 و Lb. plantarum C7. ومع ذلك، بالنسبة لـ Ln. mesenteroides B3 ، أعطت كلتا الطريقتين نتائج مماثلة.
يثبت المحتوى المنخفض من البروتين (حوالي 1٪) لجميع العينات المدروسة فعالية هذه الطرق في فصل البروتينات عن عديدات السكاريد وتوفير مستخلص عالي النقاء.
تم إجراء تحليل تركيب السكاريد الأحادي لأجزاء عديد السكاريد بواسطة التحلل الميثانولي و per-trimethylsilylation. أظهرت النتائج أن تكوين ونسبة مولات السكاريد الأحادي في EPS-ETOH و EPS-UF تختلف بين سلالات البكتيريا. يشير هذا إلى أن سلالات البكتيريا قد قامت بتجميع خليط من EPS بهياكل مختلفة أو نسب مولية مختلفة مع نفس نوع السكاريد الأحادي. يُعتقد أن الترسيب بالإيثانول يرسب فقط نوعًا واحدًا من البوليمر ذي أعلى وزن جزيئي، بينما يحتفظ الترشيح الفائق بجميع البوليمرات في المادة المحتجزة.
تم تحديد الوزن الجزيئي لـ EPS بواسطة كروماتوغرافيا استبعاد الحجم عالية الأداء (HPSEC). أظهرت النتائج أن الوزن الجزيئي لأجزاء EPS-ETOH كان أعلى من أجزاء EPS-UF.
أظهرت أطياف الأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه (FTIR) تشابهًا في توزيع المجموعات الوظيفية (O-H، C-H، C = O، -COO و C-O-C) بين EPS المعزولة من سلالات البكتيريا الثلاث. في الختام، يعد الترشيح الفائق و الترسيب بالإيثانول طريقتين شائعتين لتنقية EPS. ومع ذلك، فإن اختيار طريقة التنقية سيؤثر على إنتاجية وتكوين ووزن EPS الجزيئي الذي تم الحصول عليه.