Софоролипид представляет собой поверхностно-активное гликолипидное соединение , которое может быть синтезировано выбранным количеством непатогенных видов дрожжей . [1] Они являются потенциальными биоповерхностно-активными веществами из-за их биоразлагаемости и низкой экотоксичности.
Структура и свойства
Софоролипиды представляют собой гликолипиды, состоящие из гидрофобного жирнокислотного хвоста, состоящего из 16 или 18 атомов углерода, и гидрофильной углеводной головки софорозы , дисахарида, полученного из глюкозы, с необычной β-1,2-связью, который может ацетилироваться по 6'- и/или или 6''- позиции. Одна концевая или субконцевая гидроксилированная жирная кислота β-гликозидно связана с софорозным модулем. Карбоксильный конец этой жирной кислоты либо свободен (кислая или открытая форма), либо внутренне этерифицирован в положении 4'', а в некоторых редких случаях - в положении 6' или 6'' (лактоновая форма). [2] На физико-химические и биологические свойства софоролипидов существенное влияние оказывает распределение лактонных и кислых форм, образующихся в ферментативном бульоне. В целом лактонные софоролипиды более эффективно снижают поверхностное натяжение и являются лучшими антимикробными агентами, тогда как кислые софоролипиды обладают лучшими пенообразующими свойствами. Ацетильные группы также могут снижать гидрофильность софоролипидов и усиливать их противовирусное и цитокинстимулирующее действие. [3]
Софоролипиды продуцируются различными непатогенными видами дрожжей, такими как Candida apicola , Rhodotorula bogoriensis , [5] Wickerhamiella domercqiae , [6] и Starmerella Bombicola . [7] [8] Недавние исследования показали, что софоролипиды могут быть извлечены во время ферментации с использованием гравитационного сепаратора в контуре биореактора, что позволяет производить >770 г/л софоролипидов с производительностью 4,24 г/л/ч, некоторые из самые высокие значения наблюдаются в процессе ферментации [9]. Желательными свойствами биосурфактантов являются биоразлагаемость и низкая токсичность. [10] [11] Софоролипиды , продуцируемые несколькими дрожжами, принадлежащими к Candida и кладе Starmerella , [12] [13] и рамнолипиды, продуцируемые Pseudomonas aeruginosa [14] и т. д.
Помимо биоразлагаемости, низкой токсичности и высокого производственного потенциала, софоролипиды обладают высокой поверхностной и межфазной активностью. Сообщается, что софоролипиды снижают поверхностное натяжение (ST) воды с 72 до 30-35 мН/м и межфазное натяжение (IT) вода/гексадекан с 40 до 1 мН/м. [15] В дополнение к этому, софоролипиды, как сообщается, функционируют в широком диапазоне температур, давлений и ионной силы; и они также обладают рядом других полезных биологических активностей, включая противомикробные, [5] вирулицидные, [3] противораковые, иммуномодулирующие свойства. [5]
Исследовать
Подробный и всесторонний обзор литературы по различным аспектам производства софоролипидов (например, производство микроорганизмов, путь биосинтеза, влияние компонентов среды и других условий ферментации, а также последующий процесс получения софоролипидов) доступен в опубликованной работе Van Bogaert et al. [5] [16] В этой работе также обсуждается потенциальное применение софоролипидов (и их производных), а также потенциал генно-инженерных штаммов для повышения выхода софоролипидов. Исследователи сосредоточились на оптимизации производства софоролипидов при глубинной ферментации, [17] [18]. ], но некоторые усилия также исследовали возможность производства софорололипидов с использованием твердофазной ферментации (SSF) [4] . На производственный процесс могут существенно влиять специфические свойства используемых углеродных и масляных субстратов, а также несколько недорогих альтернатив более традиционным субстратам. Эти потенциальные субстраты включают: потоки побочных продуктов биодизельного топлива, [19] отработанное масло для жарки, [20] [21] отработанное ресторанное масло, [22] остатки промышленных жирных кислот, [23] жир семян манго, [24] и соевое темное масло. Использование большинства этих субстратов привело к более низким выходам по сравнению с традиционными субстратами для ферментации.
Химические модификации софоролипидов и полисофоролипидов
Для улучшения свойств поверхностно-активных веществ природных софоролипидов активно используются методы химической модификации. [25] Недавно исследователи продемонстрировали возможность применения софоролипидов в качестве строительных блоков посредством метатезисной полимеризации с раскрытием кольца для нового типа полимеров, известных как полисофоролипиды, которые демонстрируют многообещающий потенциал в применении биоматериалов. [26]
Рекомендации
^ Рибейро, Изабель; Кастро, Матильда; Рибейро, Мария (2013). «Софоролипиды». Применение микробной инженерии . стр. 367–407. дои : 10.1201/b15250-15. ISBN 978-1-4665-8577-5.
^ Давила, А.-М.; Маршал, Р.; Вандекастил, Ж.-П., Производство липидов софорозы из липидных предшественников: прогнозная оценка промышленных субстратов. Журнал промышленной микробиологии, 1994, 13 (4), 249–257.
^ Аб Шах, В.; Донсель, ГФ; Сейюм, Т.; Итон, КМ; Заленская И.; Хагвер, Р.; Азим, А.; Гросс, Р., Софоролипиды, микробные гликолипиды, обладающие активностью против вируса иммунодефицита человека и иммобилизирующей сперму. Антимикробные агенты Chemother 2005, 49 (10), 4093-4100.
^ Аб Парех, виджей; Пандит, А.Б., Твердофазная ферментация (SSF) для производства софоролипидов из Starmerella Bombicola NRRL Y-17069 с использованием глюкозы, пшеничных отрубей и олеиновой кислоты. Текущие тенденции в биотехнологии и фармации 2012, 6 (4), 418-424.
^ abcd Ван Богерт, INA; Чжан, Дж.; Соэтарт В. Микробный синтез софоролипидов. Технологическая биохимия 2011, 46 (4), 821-833.
^ Чен, Дж.; Песня, Х.; Чжан, Х.; Цюй, Ю.Б.; Миао, Дж. Я. Софоролипид, полученный из нового штамма дрожжей Wickerhamiella domercqiae, индуцирует апоптоз в клетках рака печени человека H7402. Прикладная микробиология и биотехнология 2006, 72 (1), 52-59.
^ Курцман, CP; Цена, НП; Рэй, К.Дж.; Куо Т.М. Производство софоролипидных биосурфактантов несколькими штаммами дрожжевой клады Starmerella (Candida) бомбикола. FEMS Microbiol Lett 2010, 311 (2), 140-146.
^ Парех, виджей; Пандит, А.Б., Оптимизация ферментативного производства софоролипидного биосурфактанта Starmerella Bombicola NRRL Y-17069 с использованием методологии поверхности отклика. Международный журнал фармации и биологических наук 2011, 1 (3), 103-116.
^ Б.Долман, К.Кайзерманн и др. Комплексное производство софоролипидов и гравитационное разделение, Process Biochemistry 2017, 54, 162-171.
^ Делеу, М.; Пако, М., От возобновляемых растительных ресурсов к микроорганизмам: новые тенденции в области поверхностно-активных веществ. Comptes Rendus Chimie 2004, 7 (6–7), 641–646
^ Мохан, ПК; Нахла, Г.; Янфул Е.К. Биокинетика биоразложения поверхностно-активных веществ в аэробных, бескислородных и анаэробных условиях. Исследования воды 2006, 40 (3), 533-540.
^ Парех, виджей; Пандит, AB (2011). «Оптимизация ферментативного производства софоролипидного биосурфактанта Starmerella Bombicola NRRL Y-17069 с использованием методологии поверхности отклика». Международный журнал фармации и биологических наук . 1 (3): 103–116.
^ Ито С, Хонда Х, Томита Ф, Сузуки Т (декабрь 1971 г.). «Рамнолипиды, продуцируемые Pseudomonas aeruginosa, выращенными на н-парафине (смесь фракций C 12 , C 13 и C 14 )». Дж. Антибиот . 24 (12): 855–9. дои : 10.7164/антибиотики.24.855 . ПМИД 4334639.
^ Купер, генеральный директор; Пэддок, Д.А., Производство биосурфактанта из Torulopsis бомбикола. Appl Environ Microbiol 1984, 47 (1), 173-176.
^ Ван Богерт I (2008)Микробный синтез софоролипидов дрожжами Candida бомбикола. Кандидатская диссертация, факультет биологической инженерии, Гентский университет, Гент, Бельгия, 239 стр.
^ Парех, виджей; Пандит, А.Б., Оптимизация ферментативного производства софоролипидного биосурфактанта Starmerella Bombicola NRRL Y-17069 с использованием методологии поверхности отклика. Международный журнал фармации и биологических наук 2011, 1 (3), 103–116.
^ Рисполи, Ф.Дж.; Бадиа, Д.; Шах, В., Оптимизация ферментационной среды для производства софоролипидов из Candida Bombicola ATCC 22214 с использованием симплексной центроидной конструкции. Биотехнологический прогресс 2010, 26 (4), 938-944.
^ Эшби, Р.; Нуньес, А.; Сулейман, Д.Ю.; Фолья Т. Биосинтез софоролипидов из потока побочных продуктов биодизельного топлива. Журнал Американского общества нефтехимиков, 2005, 82 (9), 625–630.
^ Флёракерс, SJJ, Об использовании отходов масла для жарки в синтезе софоролипидов. Европейский журнал липидной науки и технологии, 2006, 108 (1), 5-12.
^ Вадекар, С.; Кале, С.; Лали, А.; Бхоумик, Д.; Пратап А. Производство софоролипидов Starmerella Bombicola (ATCC 22214) из первичного и отработанного масла для жарки, а также эффекты обработки активированной землей отработанных масел. JAOCS, Журнал Американского общества нефтехимиков, 2012 г., 89 (6), 1029–1039.
^ Шах, В.; Юревич, М.; Бадиа Д. Использование отработанного ресторанного масла в качестве прекурсора для производства софоролипидов. Биотехнол Прог 2007, 23 (2), 512-515.
^ Эшби, РД; Сулейман, ДК; Фолья, Т.А. Использование эфиров жирных кислот для усиления синтеза софоролипидов свободных кислот. Biotechnol Lett 2006, 28 (4), 253-260.
^ Парех, виджей; Патравале, В.Б.; Пандит, А.Б., Жир косточек манго: новый источник липидов для ферментативного производства софоролипидного биосурфактанта с использованием Starmerella Bombicola NRRL-Y 17069. Анналы биологических исследований 2012, 3 (4), 1798-1803.
^ «DSM заключает договор с ООО «Синтезим» на производство поверхностно-активных веществ».
^ Пэн, Ифэн; Муньос-Пинто, Дэни Дж.; Чен, Минтао; Декейтер, Джон; Хан, Мэрайя; Гросс, Ричард А. (10 ноября 2014 г.). «Структурные изменения поли(софоролипидов): влияние на физические и биологические свойства биоматериала». Биомакромолекулы . 15 (11): 4214–4227. дои : 10.1021/bm501255j.
