Exopolysacchariden (EPS) zijn lange polymeerketens die veel gebruikt worden in de voedingsmiddelenindustrie als verdikkings-, stabiliserings- en geleermiddelen. Recent worden ze ook gebruikt als bioremediatiemiddel en is er toenemende belangstelling voor hun biologische functies, zoals anti-kanker, anti-oxidatie en prebiotische activiteit. Melkzuurbacteriën (LAB) zijn een natuurlijke bron van EPS en spelen een belangrijke rol bij het beheersen van de viscositeit en textuur van gefermenteerde melkproducten.
EPS van LAB kunnen worden ingedeeld in twee groepen: homopolysacchariden en heteropolysacchariden. Homopolysacchariden bestaan uit herhalende eenheden van hetzelfde monosaccharide (D-glucose of D-fructose). Heteropolysacchariden daarentegen worden gevormd door herhalende eenheden die meestal een combinatie van D-glucose, D-galactose en L-rhamnose bevatten, en in sommige gevallen N-acetylglucosamine (GlcNAc), N-acetylgalactosamine (GalNAc) of glucuronzuur (GlcA). Soms zijn ook niet-koolhydraatgroepen zoals fosfaat, acetyl en glycerol aanwezig. Het molecuulgewicht van deze polymeren varieert van 40 tot 6000 kDa.
De extractie, zuivering en analyse van exopolysacchariden is uitgebreid ontwikkeld in onderzoek, van eenvoudige osmose met water tot size exclusion chromatografie voor de bereiding van zuivere EPS. Sommige auteurs gebruiken trichloorazijnzuur (TCA) om eiwitten te precipiteren, osmose om de uiteindelijke EPS van suikers te zuiveren, of herhaalde precipitatie met ethanol en/of aceton. Andere processen die worden gebruikt voor de zuivering van EPS omvatten microfiltratie, ultrafiltratie en nanofiltratie, die afzonderlijk of in combinatie met ethanolprecipitatie kunnen worden uitgevoerd.
In deze studie hebben we de EPS-fracties gekarakteriseerd die zijn verkregen uit reincultuur van Lactococcus lactis SLT10, Lactobacillus plantarum C7 en Leuconostoc mesenteroides B3 om het effect van de zuiveringsmethode op de opbrengst, samenstelling en het molecuulgewicht van EPS te evalueren. Twee zuiveringsmethoden werden onderzocht: ethanolprecipitatie en ultrafiltratie.
Voor de isolatie van EPS werden twee zuiveringsmethoden gebruikt: ethanolprecipitatie en ultrafiltratie (UF) via een 10 kDa membraan. De moleculaire uitsluitingslimiet van 10 kDa werd gekozen op basis van vooronderzoek dat aantoonde dat de polysaccharidefracties van bacteriën een molecuulgewicht groter dan 10 kDa hadden. De resultaten toonden aan dat de EPS-opbrengst met UF significant hoger was dan met ethanolprecipitatie voor Lc. lactis SLT10 en Lb. plantarum C7. Voor Ln. mesenteroides B3 leverden beide methoden echter vergelijkbare resultaten op.
Het lage eiwitgehalte (ongeveer 1%) van alle onderzochte monsters toont de effectiviteit van deze methoden aan in het scheiden van eiwitten van polysacchariden en het leveren van extracten met een hoge zuiverheid.
De analyse van de monosaccharidesamenstelling van de polysaccharidefracties werd uitgevoerd door methanolysis en per-trimethylsilylering. De resultaten toonden aan dat de samenstelling en molverhouding van monosacchariden in EPS-ETOH en EPS-UF verschilde tussen de bacteriestammen. Dit suggereert dat de bacteriestammen een mengsel van EPS met verschillende structuren of verschillende molverhoudingen van dezelfde monosacchariden synthetiseerden. Ethanolprecipitatie wordt verondersteld alleen het polymeer met het hoogste molecuulgewicht te precipiteren, terwijl ultrafiltratie alle polymeren in het retentaat vasthoudt.
Het molecuulgewicht van de EPS werd bepaald met behulp van high performance size exclusion chromatografie (HPSEC). De resultaten toonden aan dat het molecuulgewicht van de EPS-ETOH fracties hoger was dan dat van de EPS-UF fracties.
Fourier Transform Infrarood (FTIR) spectroscopie toonde overeenkomsten in de verdeling van functionele groepen (O-H, C-H, C=O, -COO en C-O-C) tussen de EPS geïsoleerd uit de drie bacteriestammen. Concluderend zijn ultrafiltratie en ethanolprecipitatie twee veelgebruikte methoden voor de zuivering van EPS. De keuze van de zuiveringsmethode beïnvloedt echter de opbrengst, samenstelling en het molecuulgewicht van de verkregen EPS.
