نوع مقاله : پژوهشی- فارسی
نویسندگان
1 دانشجوی دکترا ی زیست شناسی-میکروبیولوژی، واحد علوم و تحقیقات ،دانشگاه آزاد اسلامی،تهران ، ایران
2 استادیار زیست شناسی سلولی و ملکولی گیاهی، پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست فن آوری، تهران، ایران
3 دانشیار بیوتکنولوژی، سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران، تهران، ایران
4 دانشیار بیوتکنولوژی،پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست فن آوری ، تهران، ایران
چکیده
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Introduction: Xanthan is an extracellular polysaccharide produced by Xanthomonas genus. Because of high viscosity and other properties, this gum is used in various industries. Hence, the use of cheap carbon sources such as whey can be economically feasible to produce Xanthan gum with positive lactose strains of Xanthomonas.
Materials and Methods: In this study, the native strain of Xanthmonas citri 386 was used to produce xanthan gum in cheese whey medium. The strain was cultured in a yeast extract lactose broth (YL) and then inoculated into production medium, the fermentation process was investigated in 5 days’ time in terms of production variables such as growth, consumption of lactose, viscosity and amount of xanthan. The content of pyruvate and acetate of product were compared with standard xanthan and the FTIR method was used to determine the functional groups.
Results: The strain used was the ability to use lactose in cheese whey. At the end of the fermentation process, the amount and viscosity of xanthan were estimated to be 20.3 g/L and 2066.5 centipoise respectively. The acetate and pyruvate content was acceptable in comparison with standard xanthan, and the FTIR study confirmed the position of the functional groups of the xanthan structure.
Conclusion: In this study, for the first time, the native isolate of Xanthomonas citri 386 was evaluated for the production of xanthan in whey. This strain showed high potential for lactose consumption in whey and produced a significant amount of xanthan with an optimum viscosity. Therefore, at an industrial scale, the use of this native isolate, can be suitable for the production of xanthan by low-priced whey medium.
Keywords: Xanthan gum, Xanthomonas citri, cheese whey, acetate and Pyruvate
کلیدواژه‌ها [English]
مقدمه.
صمغ زانتان، پلیمر تجزیه‌پذیریست که نخستین‌بار، دانشمندان آمریکایی در سال 1950 آن را کشف کردند. باکتری زانتوموناس[1] بیماری‌زای گیاهی از خانوادۀ زانتوموناداسه[2] این صمغ را طی فرایند تخمیر تولید می‌کند (1). از میان همۀ صمغ‌های میکروبی، ویژگی‌های منحصربه‌فرد زانتان مانند درجۀ بالای الاستیسیتۀ کاذب و ویسکوزیته، حلالیت در آب و پایداری موجب شده‌اند همواره تقاضا برای تولید انبوه آن در جهان مطرح باشد و سهم زیادی را در بازار تجاری به خود اختصاص دهد. این پلیمر زیستی کاربرد گسترده‌ای در صنایع بهداشتی- آرایشی، غذایی، نساجی و نفتی دارد (2-4). ساختار زانتان متشکل از اسکلتی سلولزی با شاخه‌های جانبی قند دی‌مانوز، دی‌گلوکورونیک‌اسید و دی‌مانوز انتهایی است و گروه‌های استیل و پیروویل به نسبت‌های مختلف به زنجیرۀ جانبی متصلند؛ این امر موجب ویژگی‌های روانه‌شناسی متفاوت در محلول‌های زانتان شده است (5 و 6). زانتان بسته به مقدار جایگزینی واحدهای استیل و پیروویل در زنجیرۀ جانبی می‌تواند وزن مولکولی متفاوتی داشته باشد (7). عموماً 66 تا 88 درصد و 5 تا 21 درصد مانوز خارجی در زنجیرۀ جانبی زانتان به‌ترتیب پیروویله و استیله شده است (8). پژوهشهای انجام‌شده روی باکتری زانتوموناس کمپستریس[3]، آن را سویه‌ای مطرح در صنعت تولید زانتان معرفی کرده‌اند (1)؛ باوجوداین، گزارش‌های محدودی دربارۀ تولید زانتان توسط سویه‌های بومی مانند زانتوموناس سیتری[4] وجود دارند. عموماً برای تولید زانتان از مواد کربنی نظیر گلوکز، ساکارز و نشاسته استفاده می‌شود (7).
آب‌پنیر، فراوردۀ جانبی کارخانه‌های لبنی و شامل 4 تا 5 درصد لاکتوز، 8/0 تا 1 درصد پروتئین و مقادیر کمی اسیدهای آلی است که دورریختن آن موجب نگرانی‌هایی دربارۀ محیط‌زیست شده است (9)؛ ازاین‌رو، به‌منظور غلبه بر مشکلات ناشی از دفع و نفوذ آن به آب‌های زیرزمینی می‌توان آب‌پنیر را برای تولید فراورده‌های زیستی مانند اتانول، متانول، پروتئین مخمری، لاکتات، استات و حتی زانتان استفاده کرد (10)، از سویی به‌علت میزان بیان کم و در برخی موارد نقص آنزیم بتاگالاکتوزیداز در باکتری‌های جنس زانتوموناس، استفاده از لاکتوز به‌عنوان منبع کربن در محیط‌های کشت امکان‌پذیر نیست (11)؛ ازاین‌رو، بدیهی است دستیابی به سویه‌های لاکتوز مثبت طبیعی یا دست‌ورزی ژنتیکی سویه‌های تجاری برای کسب قابلیت رشد در محیط‌های لاکتوزی و بهره‌مندی از ضایعات صنایع غذایی (مانند آب‌پنیر) در تولید زانتان می‌تواند مزیت نسبی مطلوبی ازنظر اقتصادی داشته باشد (9 و 12)؛ بنابراین، استفاده از آب‌پنیر به‌عنوان منبع غذایی کربنی برای تولید صمغ زانتان توسط سویه‌های مصرف‌کنندۀ لاکتوز باکتری زانتوموناس همواره مدنظر پژوهشگران بوده است (9). در مطالعۀ حاضر، قابلیت تولید و ویژگی‌های کیفی و کمّی صمغ زانتان با استفاده از محیط آب‌پنیر و سویۀ بومی زانتوموناس سیتری زیرگونۀ سیتری ارزیابی شد. پیش‌ازاین، پژوهشگران پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست‌فناوری این سویهرا از مرکبات جنوب ایران جدا و با عنوان X. citri/ NIGEB-386 (Xci/386) نام‌گذاری کرده‌اند.
مواد و روش‌ها
کشت و نگهداری باکتری: سویۀ بومی Xci/NIGEB-386 از بخش ذخایر میکروبی پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست‌فناوری[5] (NIGEB) تهیه شد. به‌منظور تهیۀ پیش‌کشت، لوپ باکتری در محیط مایع Yeast Lactose شامل 5 گرمبرلیتر عصارۀ مخمر، 5 گرمبرلیتر پپتون کازئین و 7 گرمبرلیتر لاکتوز کشت داده شد (1 و 5)؛ برای تلقیح از سلول‌های باکتریایی‌ای استفاده شد که در مرحلۀ نمایی رشد قرار داشتند. به‌منظور نگهداری طولانی‌مدت باکتری، سوسپانسیون باکتری در محیط یادشده حاوی 20 درصد گلیسرول تهیه و در دمای منفی 80 درجۀ سانتی‌گراد نگهداری شد (8).
محیط تولید زانتان: پودر آب‌پنیر کارخانۀ پگاه تهران به‌عنوان منبع کربن استفاده شد. پروتئین‌های آب‌پنیر در اثر حرارت دلمه می‌شوند و در فرایند تولید و استخراج زانتان مشکل ایجاد می‌کنند؛ درنتیجه، محیط تولید باید عاری از این پروتئین‌ها باشد. به‌منظور جداسازی پروتئین‌های آب‌پنیر از روش تیمار حرارتی استفاده شد؛ به‌این‌ترتیب که 60 گرم پودر آب‌پنیر در 1 لیتر آب حل و به‌مدت 10 دقیقه حرارت داده شد، محلول پس‌از صاف‌شدن دوباره 10 دقیقه جوشانده و سپس سانتریفوژ شد و درنهایت از محیط نیمه‌شفاف رویی به‌عنوان محیط پایۀ آب‌پنیر استفاده شد (13 و 14).
محیط تولید آب‌پنیر از ترکیب 1 لیتر آب‌پنیر تیمار‌شده، 2/2 گرمبرلیتر پودر عصارۀ خیساندۀ ذرت[1] (منبع نیتروژن) و محلول‌های نمکی طبق جدول 1 ساخته و اسیدیتۀ نهایی محیط معادل 7 در نظر گرفته شد. مقدار تلقیح پیش‌کشت برای فرایند تخمیر، 10 درصد (حجمی/حجمی) در نظر گرفته شد و محیط‌ها به‌مدت پنج شبانه‌روز در دمای 28 درجۀ سانتی‌گراد با دور 180 دوردردقیقه گرماگذاری شدند (1 و 15).
جدول 1- محلول‌های نمکی لازم برای ساخت محیط تولید زانتان
|
ترکیبات |
مقدار (گرمبرلیتر) |
|
K2HPO4 |
7/0 |
|
KH2PO4 |
2/0 |
|
(NH4)2SO4 |
1/0 |
|
MgCl2 6H2O |
1/0 |
|
FeSO4 7H2O |
01/0 |
|
MnCl2 |
001/0 |
استخراج زانتان: پس‌از اتمام فرایند تولید، نمونه‌ها به نسبت (1:1) با آب مقطر رقیق و سپس به‌مدت 15 دقیقه در 10000 دوردردقیقه سانتریفیوژ شدند تا تودۀ سلولی جدا شود. اتانول 98 درصد سرد (به حجم سه برابر محیط) به مایع رویی اضافه شد تا زانتان رسوب کند و برای از‌بین‌بردن بقایای محیط‌کشت، محصول زانتان دوباره با الکل 98 درصد تیمار و به‌مدت 10 دقیقه در 10000 دور در دقیقه سانتریفیوژشد (1 و 14). محصول رسوب‌یافته به‌مدت 24 ساعت در دمای منفی 20 درجۀ سانتی‌گراد نگهداری و سپس با دستگاه فریز درایر[6] (مدل (LYOVACTM -GT 3 خشک شد.
مطالعۀ روند فرایند تولید زانتان در محیط آب‌پنیر: نمونه‌گیری از محیط تولید در فواصل زمانی 24 ساعته انجام و رشد باکتری به دو روش سنجش جذب نوری و شمارش سلولی سنجیده شد (15). به‌منظور ارزیابی میزان مصرف قند، به‌طور هم‌زمان فعالیت آنزیم بتاگالاکتوزیداز و مقدار لاکتوز باقیمانده سنجیده شد. فعالیت آنزیم بتاگالاکتوزیداز با استفاده از شیوه‌کار استاندارد روش Miller و پیش‌مادۀ اورتونیتروفنیل‌گالاکتوپیرانوزید[7] (ONPG) اندازه‌گیری شد. منحنی استاندارد لاکتوز با استفاده از روش هیدرولیز اسیدی و روش دی‌نیترو‌سالیسیلیک‌اسید[8] (DNS) رسم و میزان قند باقیمانده در محیط اندازه‌گیری شد (16 و 17). به‌منظور دستیابی به مقدار وزنی محصول زانتان، پس‌از هر بار نمونه‌گیری و استخراج، محصول خشک و با ترازوی دیجیتال وزن شد (1).
ارزیابی ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی محصول زانتان: تعیین ویسکوزیته: در مدت زمان فرایند تخمیر طی پنج شبانه‌روز، مقدار ویسکوزیتۀ محیط پس‌از هر بار نمونه‌گیری با ویسکومتر استوالد[9] در دمای محیط 25 درجۀ سانتی‌گراد سنجیده شد (9 و 18)؛ همچنین به‌منظور دستیابی به ویسکوزیتۀ محصول زانتان، محلول 1 درصد زانتان حاصل از سویۀ 386 در آب مقطر تهیه و یکنواخت و سپس ویسکوزیتۀ آن اندازه‌گیری شد. به‌منظور مقایسه از محلول 1 درصد زانتان استاندارد (تهیه‌شده از شرکت سیگما مربوط به باکتری صنعتی زانتوموناس کمپستریس با کد 2-66-11138) استفاده شد (19).
سنجش محتوای پیرووات و استات: به‌منظور ارزیابی محتوای پیرووات و استات موجود در ساختار زانتان به‌ترتیب از روش 2 و 4 دی‌نیتروفنیل‌هیدرازین و هیدروکسامیک‌اسید استفاده شد (20 و 21). منحنی استاندارد استیل‌کولین و پیرووات تهیه و برای شاهد از پودر زانتان استاندارد استفاده شد (22).
بررسی ساختار زانتان با روش طیف‌سنجی مادون‌قرمز[10](FTIR): محصول صمغ زانتان پودر و همراه با پتاسیم‌بروماید به‌شکل قرص تهیه شد. FTIR نمونه به روش طیف‌سنجی مادون‌قرمز و با استفاده از دستگاه FTIR (Perkin Elmer spectrum one) در محدودۀ400 تا 4000 بر سانتی‌متر انجام و طیف‌های FTIR آن به‌منظور تعیین ویژگی‌ها و گروه‌های عاملی با زانتان استاندارد مقایسه شدند (19 و 23).
نتایج
تغییرات هنگام فرایند تخمیر طی مدت پنج شبانه‌روز بررسی شدند. نتایج ارزیابی رشد باکتری در شکل 1 نشان می‌دهند طی 24 ساعت اول، بیشینه جذب نوری حاصل از رشد باکتری در طول موج 600 نانومتر برابر 5/2 است و این روند افزایشی با شمارش سلول‌های زنده روی محیط لاکتوز آگار مطابقت دارد؛ همچنین طی مدت پنج شبانه‌روز از آغاز تخمیر و هم‌زمان با افزایش فعالیت آنزیم، مصرف قند نیز افزایش می‌یابد؛ به‌طوری‌که تا روز سوم فرایند، باکتری بیش از نیمی از قند محیط را مصرف می‌کند.
شکل 1- بررسی روند رشد زانتوموناس سیتری سویۀ 386 در محیط تولید
شکل 2 نشان می‌دهد مقدار قند و فعالیت آنزیم بتاگالاکتوزیداز از زمان آغاز فرایند تا 24 ساعت اول نسبتاً ثابت است، ولی فعالیت آنزیم پس‌از 24 ساعت به‌طور تصاعدی افزایش می‌یابد که نشان‌دهندۀ شدت‌گرفتن مصرف قند لاکتوز محیط توسط سویۀ بومی است. بیشترین فعالیت آنزیم بتاگالاکتوزیداز پس‌از 96 ساعت معادل 27/1302 واحدبرمیلی‌لیتر ثبت شد.
شکل 2- بررسی مصرف لاکتوز و فعالیت آنزیم توسط زانتوموناس سیتری سویۀ 386 در محیط تولید
فرایند تولید زانتان در محیط تولید بر پایۀ آب‌پنیر طی مدت پنج شبانه‌روز در شکل 3 دیده می‌شود. ویسکوزیتۀ نهایی محیط پس‌از پنج شبانه‌روز به 5/2066 سانتی‌پواز رسید؛ همچنین روند افزایشی تولید زانتان از روز سوم آغاز شد و در پایان فرایند، بیشترین مقدار وزنی زانتان معادل 3/20 گرمبرلیتر به دست آمد.
شکل 3- بررسی تولید زانتان و ویسکوزیته در محیط تولید
ویسکوزیتۀ محلول 1 درصد زانتان نیز سنجیده شد. نتایج مقایسۀ ویسکوزیته و محتوای استات و پیرووات زانتان حاصل از پژوهش حاضر و زانتان سویۀ استاندارد زانتوموناس کمپستریس (تهیه‌شده از شرکت سیگما با شماره ثبت 2-66-11138) در جدول 2 نشان داده شده است.
جدول 2- مقایسۀ ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی زانتان حاصل از زانتوموناس سیتری سویۀ 386 و نمونۀ استاندارد
|
استات (درصد) |
پیرووات (درصد) |
ویسکوزیتۀ محلول 1 درصد |
باکتری |
|
01/0±289/0 |
1/0±1/2 |
5±325 |
X. citri/NIGEB-386 |
|
02/0±33/0 |
04/0±4/5 |
12±695 |
X. campestris |
± نشان‌دهندۀ انحراف معیار است.
در مطالعۀ حاضر باتوجهبه شکل 4، گروه‌های عاملی استیل در محدوده‌های 2900 تا 2950 و 1730 تا 1735 بر سانتی‌متر و گروه‌های کربونیل در محدوده‌های 1600 تا 1645 و 1070 تا 1200 بر سانتی‌متر مشاهده شدند. جدول 3، نتایج مقایسۀ گروه‌های عاملی را بین دو نمونه زانتان نشان می‌دهد؛ اختلاف جزئی در محدودۀ پیک‌های مدنظر با نمونۀ استاندارد به‌علت ناخالصی‌های موجود در محصول زانتان حاصل از پژوهش حاضر است.
شکل 4- طیف FTIR زانتان؛ A. زانتان سویۀ استاندارد (زانتوموناس کمپستریس)، B. محصول زانتان باکتری زانتوموناس سیتری سویۀ 386
جدول 3- مقایسۀ گسترۀ جذب (cm-1) گروه‌های عاملی موجود در ساختار زانتان به روش FTIR
|
گروه‌های عاملی |
هیدروکسیل |
کربونیل |
کربوکسیل |
استیل |
|
زانتان سیگما |
3426 |
1733، 1634 |
1253، 1454 |
1076، 2927 |
|
زانتان سویه 386 |
3421 |
1735، 1611 |
1252، 1454 |
1076، 2933 |
بحث و نتیجه‌گیری
در مطالعۀ حاضر برای نخستین‌بار، تولید صمغ زانتان با استفاده از سویۀ بومی Xci/ NIGEB-386 در محیط آب‌پنیر ارزیابی شد و تمام متغیرهای تخمیر بررسی شدند. نتایج نشان دادند این سویه با داشتن فعالیت بتاگالاکتوزیدازی از لاکتوز موجود در آب‌پنیر استفاده و مقدار درخور توجهی صمغ زانتان (3/20 گرمبرلیتر) تولید می‌کند. باتوجهبه هزینۀ زیاد منابع کربنی مورداستفاده در فرایندهای میکروبی، همیشه استفاده از منابع کربنی ارزان‌قیمتی مانند ضایعات کشاورزی و پساب‌های صنایع غذایی مدنظر بوده است (1). باتوجهبه اینکه آب‌پنیر مقادیر زیادی لاکتوز دارد، محیط مناسبی برای تولید کم‌هزینۀ صمغ زانتان با ماهیت پلی‌ساکاریدی توسط باکتری مولد محسوب می‌شود (9). تلاش در راستای استفاده از محیط‌های لاکتوزی نظیر آب‌پنیر برای رشد باکتری و تولید زانتان همواره مدنظر پژوهشگران بوده است.
باکتری صنعتی زانتوموناس کمپستریس، سویۀ صنعتی تولیدکنندۀ زانتان معرفی شده است (11)؛ همان‌طور که نیک‌نژاد[1] و همکاران بیشترین مقدار تولید زانتان توسط زانتوموناس کمپستریس را در شرایط بهینه برابر با 4/16 گرمبرلیتر در محیط آب‌پنیر دارای لاکتوز گزارش کرده‌اند (13). باکتری زانتوموناس کمپستریس عموماً قابلیت کمی برای مصرف لاکتوز نشان می‌دهد و پژوهشگران راه دستیابی به سویه‌های جهش‌یافتۀ لاکتوز مثبت را از طریق روش‌های جهش‌زایی و مهندسی ژنتیک فراهم می‌کنند. کانیشک[xi] و همکاران (1993) سویۀ جهش‌یافتۀ لاکتوز مثبت زانتوموناس کمپستریس را با استفاده از جهش‌زایی تصادفی و عوامل جهش‌زای ان‌متیل، ان‌نیترو، ان‌نیتروز و گوانیدین غربال کردند و سپس با بهینه‌کردن شرایط تولید در محیط دارای 4 درصد لاکتوز توانستند 20 گرمبرلیتر زانتان به دست آورند (24). به‌تازگی سویه‌های بومی‌ای از جنوب ایران با عنوان باکتری‌های لاکتوز مثبت جدا شده‌اند که به‌طور طبیعی لاکتوز را مصرف می‌کنند؛ به‌طوری‌که رمضانی[xii] و همکاران (2013) مقدار وزنی زانتان به‌دست‌آمده از سویۀ بومی زانتوموناس سیتری K37 (Xcc/NIGEB K37) در محیط دارای 5 درصد لاکتوز را پس‌از 120 ساعت تخمیر معادل 14 گرمبرلیتر محاسبه کرده‌اند (15)؛ درحالی‌که مقدار وزن خالص زانتان حاصل از سویۀ 386 روی محیط آب‌پنیر، 3/20 گرمبرلیتر بود و این نشان‌دهندۀ قابلیت زیاد این سویه برای مصرف لاکتوز و تولید زانتان در محیط آب‌پنیر است؛ هرچند فعالیت آنزیم بتاگالاکتوزیداز سویۀ Xcc/NIGEB K37 در مطالعۀ رمضانی و همکاران حدود 200 واحد فعالیت آنزیمی نسبت به سویۀ Xci/386 بیشتر بود و این احتمالاً به‌علت استفاده از محیط دارای لاکتوز به‌جای آب‌پنیر است. از سویی، مطالعۀ حاضر نشان داد آنزیم بتاگالاکتوزیداز، آنزیم نسبتاً پایداری است؛ زیرا باتوجهبه شکل 2 و برخلاف کاهش تعداد سلول‌های زنده در پایان فرایند تخمیر، مقدار آنزیم ثابت بود و افت بسیار ناچیزی در پایان فرایند نشان داد. پژوهش‌ها نشان می‌دهند غلظت اولیۀ سوبسترای لاکتوز در پایداری آنزیم موثر است و حتی اگر سوبسترا هنگام فرایند اضافه شود، اثر منفی روی فعالیت آنزیم خواهد داشت (25).در پژوهش حاضر، غلظت اولیۀ لاکتوز در محیط تولید برابر 5/3 درصد بود و باوجود کاهش لاکتوز در پایان فرایند، همچنان تأثیر مثبت غلظت اولیۀ پیش‌ماده روی پایداری آنزیم مشهود بود.
ویسکومتری ابزار مهمی برای تشخیص ترکیبات شیمیایی اگزوپلیمری سنتزشده در فرایندهای تخمیری است (26) و کیفیت ویسکوزیتۀ ذاتی بر اساس نوع سویه، شرایط تخمیر و روش‌های استخراج متغیر است (27). نتایج بررسی تولید زانتان نشان دادند با افزایش مدت زمان فرایند تولید، مقدار زانتان و ویسکوزیته افزایش می‌یابد. طی 48 تا 72 ساعت پس‌از آغاز فرایند، تغییرات افزایشی در مقدار وزنی زانتان و ویسکوزیته مشاهده شد و این روند افزایشی بین روزهای چهارم تا پنجم معنا‌دار بود. ازآنجاکه تولید صمغ در فاز سکون رشد باکتری اتفاق می‌افتد؛ می‌توان گفت با کاهش لاکتوز، منابع غذایی دردسترس باکتری پایان می‌یابند و باکتری وارد مرحلۀ تولید صمغ برای مقابله با شرایط نامساعد غذایی می‌شود (28 و 29). پژوهش‌ها نشان می‌دهند محتوای استات و پیرووات موجود در ساختار زانتان روی ویسکوزیتۀ زانتان بسیار مؤثر است و با افزایش گروه‌های عاملی استیل و پیروویل، ویسکوزیته افزایش می‌یابد (26 و 30)؛ بنابراین باتوجهبه نتایج سنجش ویسکوزیته، این فرضیه وجود داشت که محتوای استات و پیرووات نمونۀ زانتان سویۀ 386 از زانتان استاندارد کمتر باشد و پس‌از بررسی نتایج سنجش طبق جدول 2 مشخص شد محتوای استات در هر دو نمونۀ زانتان نسبتاً یکسان است؛ بنابراین، تجربه‌های پژوهش حاضر از نقش استات در افزایش ویسکوزیته پشتیبانی نمی‌کنند؛ این نتیجه با نتایج رودریگوئز[xiii] و همکاران (1997) همخوانی دارد (6 و 31). در بررسی‌های دیگر نیز مشخص شده است محتوای زیاد پیرووات و محتوای کم استات موجب افزایش ویسکوزیتۀ محلول زانتان می‌شود (32)؛ به‌طوری‌که با افزایش محتوای پیرووات (حدود 1/0 تا 5/0 درصد)، ویسکوزیته حدود 60 تا 80 درصد افزایش می‌یابد (29). مطالعۀ حاضر نشان داد ارتباط مستقیم و معناداری بین محتوای پیرووات و ویسکوزیته وجود دارد؛ زیرا محتوای پیرووات و همچنین ویسکوزیتۀ محلول 1 درصد نمونۀ زانتان استاندارد نسبت به محتوای پیرووات و ویسکوزیته زانتان سویۀ 386 حدود 5/2 برابر بیشتر بود. درحقیقت، به نظر می‌رسد محتوای پیروویک‌اسید بهترین شاخص کیفیت پلی‌ساکارید زانتان است و درصد استیله و پیروویله‌شدن مانوز ساختار زانتان می‌تواند موجب تغییرات ویسکوزیته و ویژگی‌های روانه‌شناختی آن شود (6)؛ هرچند نوع ریزموجود و تغییر شرایط تخمیر دو عامل مهم در تنوع ساختاری و ویژگی‌های روانه‌شناختی زانتان محسوب می‌شوند (33 و 34). شرایط محیطی در ساختار اولیۀ زانتان تأثیری ندارد، ولی در شکل‌گیری ساختار ثانویۀ زانتان، وزن مولکولی و بازده مؤثر است (4 و 35). FTIR روشی برای تشخیص شباهت‌ها و تفاوت‌ها در ساختار شیمیایی ترکیبات است (23). بررسی‌هایی که تاکنون به کمک FTIR روی ساختار زانتان انجام شده‌اند، نشان می‌دهند هر گروه عاملی در ساختار زانتان در محدودۀ طول موج خاصی پیک می‌دهد. نمونۀ محصول زانتان سویۀ 386 و نمونۀ استاندارد برای شناسایی گروه‌های شیمیایی موجود تجزیه‌وتحلیل شدند و منطقۀ مطالعه‌شده شامل تمام باندهای طیفی در محدودۀ 400 تا 4000 بر سانتی‌متر بود و باوجود تفاوت‌های جزئی جمع‌آوری‌شده در طیف FTIR، این نتیجه نشان می‌دهد ماهیت زانتان تولیدشده توسط سویۀ 386 با نمونۀ زانتان استاندارد (شرکت سیگما با شماره ثبت 2-66-11138) ازنظر جایگاه گروه‌های عاملی مطابقت دارد. دا سیلوا[xiv] و همکاران (2018) دو سویۀ 1866 و 1867 از باکتریزانتوموناس کمپستریس را ازنظر تولید زانتان ارزیابی کردند و نشان دادند با استفاده از منابع کربنی مختلف و سویه‌های متفاوت، طیف‌های حاصل از FTIR در هر دو سویه گروه‌های عاملی مشابهی دارند (18)؛ اما باتوجهبه اینکه روش FTIR به‌‌تنهایی برای شناسایی پلیمر زیستی کافی نیست، روش‌های کامل‌تری ازجمله استروسکوپی با رزونانس مغناطیسی هستۀ کربن و پروتون نیز پیشنهاد می‌شوند. با استناد به نتایج پژوهش حاضر و در مقایسه با سویۀ صنعتی زانتوموناس کمپستریس، سویۀ زانتوموناس سیتری 386 نیز نامزد مناسب تولید زانتان در محیط آب‌پنیر معرفی می‌شود.
سپاسگزاری
نویسندگان از امکانات سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران و پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک ایران که در اختیار پژوهش حاضر قرار گرفتند، سپاسگزاری می‌کنند.
)