CC BY
7RIZOBAKTERIYALARDAN AJRATIB OLINGAN EKZOPOLISAXARIDLARNING
KARTOSHKANI SAQLASH DAVRIGA TASIRINI ORGANISH JM urodova Sayyora Sobirovna, 2Ibragimova Nasiba Muminovna, 3Otanazarov Denis Xudaynazarovich, 4Yodgorova Sohiba Baxtiyorovna
1O zbekiston Milliy Universiteti Jizzax filiali 2,3Urganch davlat universiteti 4 6 maktabning 1 -toifali biologiya fani o'qituvchisi https://doi.org/10.5281/zenodo. 8358215
Annotatsiya. Ushbu maqolada Bacillus subtilis CKB 308, Bacillus megaterium CKB 310, Pseudomonas stutzeri CKB 309 shtammlarning o'sishiga va EPS hosil bo'lishiga o'stirish davomiyligining ta'siri organilgan. EPS namunalarining IQ-spektri olingan. Bacillus subtilis CKB 308 va Bacillus megaterium CKB 310 EPS namunalarining monosaxarid tarkibi aniqlangan.
Kalit so^zlar: Polisaxarid, shtamm, Bacillus subtilis CKB 308, Bacillus megaterium CKB 310, Pseudomonas stutzeri CKB 309, EPS, IQ-spektroskopiya, monosaxarid, statsionar faza, biopolymer.
Аннотация. В данной статье изучено влияние продолжительности культивирования на рост и образование ЭПС штаммов Bacillus subtilis CKB 308, Bacillus megaterium CKB 310, Pseudomonas stutzeri CKB 309. Получен ИК-спектр образцов ЭПС. Определен моносахаридный состав образцов Bacillus subtilis CKB 308 и Bacillus megaterium CKB 310 EPS.
Ключевые слова: Polisaxarid, shtamm, Bacillus subtilis CKB 308, Bacillus megaterium CKB 310, Pseudomonas stutzeri CKB 309, EPS, ИК-спектроскопия, моносахарид, неподвижная фаза, биополимер.
Kirish. Ilmiy adabiyotlardan ma'lumki, kultural muhitdagi bakteriyalarning EPS hosil qilishiga o'sish fazalari, muhit tarkibi va sharoitlari kabi bir qator omillar muhim rol o'ynaydi. Oziq moddalarning tabiati va muhitdagi miqdori polisaxaridlarning sintezini va produtsent o'sishini rag'batlantiruvchi zaruriy omillardan hisoblanadi [1.2]. Shuningdek, mikroorganizmlardan polisaxaridlar olishda produtsentni o'stirish sharoitlari polisaxaridlarning shakllanishida, molekulyar massasi, monosaxarid nisbatlari va funksional xususiyatlarini belgilashda muhim rol o'ynaydi [3.15].
Tadqiqot metodlari va uslublari. Faol EPS hosil qiluvchi Bacillus va Pseudomonas avlodi vakillarining o'stirish davomiyligi EPS hosil bo'lishi va o'sishiga ta'sirini o'rganish tajribalari 35 °C haroratda va boshlang'ich pH ko'rsatkichi 6,8-7,0 bo'lgan Nutrient Broth suyuq ozuqa muhitida 6 kun davomida olib borildi.
Bacillus subtilis CKB 308 va Bacillus megaterium CKB 310 kulturalarining statsionar o'sish fazasiga chiqishi 3-4 o'stirish kunlarida kuzatildi va muhitda EPS hosil bo'lishi 5 kungacha ko'tarilib, maksimal 1,37-1,71 g/l ga yetdi. Eng yuqori biomassa miqdori o'stirishning 4-kunida Bacillus subtilis CKB 308 shtammida kuzatilib, 2,24 g/l ni tashkil qilgan (l.-rasmlar).
Shuningdek, Bacillus subtilis CKB 308 shtammida esa o'sishning statsionar fazasiga chiqishi va eng yuqori EPS hosil bo'lishi 2-3 o'stirish kunlarida kuzatildi (1.-rasm).
1-rasm. Bacillus subtilis CKB 308 ning o'sishiga va EPS hosil bo'lishiga o'stirish davomiyligining ta'siri.
2-rasm. Bacillus megaterium CKB 310 ning o'sishiga va EPS hosil bo'lishiga o'stirish davomiyligining ta'siri.
3-rasm. Pseudomonas stutzeri CKB 309 ning o'sishiga va EPS hosil bo'lishiga o'stirish davomiyligining ta'siri.
Olingan natijalar shuni ko'rsatadiki, Bacillus va Pseudomonas avlodi vakillarining EPS hosil qilishi hujayralarni o'sishi bilan bog'liq bo'lib, EPS asosan eksponensial o'sish bosqichida hosil bo'ldi va statsionar fazada biroz davom etdi. Eksponensial o'sish bosqichida hosil bo'lgan EPS statsionar fazada muhitga chiqarildi.
1-jadval
Bacillus va Pseudomonas avlodi vakillarining muhitda hosil qilgan quruq biomassasi va EPS miqdori
№ Kulturalar Quruq biomassa, g/l EPS miqdori
EPS miqdori, mg/100 ml Umumiy EPS miqdori, g/l
1. Bacillus subtilis CKB 308 2,24±0,13 12,11±0,10 1,371±0,06
2. Bacillus megaterium CKB 310 2,12±0,29 16,03±0,09 1,71±0,11
3. Pseudomonas stutzeri CKB 309 3,91±0,17 4,07±0,14 0,31±0,02
Bacillus va Pseudomonas avlodi vakillarining EPS hosil qilish unumdorligini o'rganish natijalari ayrim horijiy adabiyot ma'lumotlari bilan mos keladi. Uzoq muddatli o'stirish jarayonida ayrim mikroorganizmlarning muhitda hosil qilgan EPS miqdorining kamayishi EPS larni uglerod manbai sifatida monomerlargacha parchalovchi glikogidrolazalarning mavjudligi bilan bog'liq bo'ladi [4]. Bir qator olimlar ham shunday fkrni yoqlab, muayyan o'stirish vaqtidan keyin EPS hosildorligining pasayishi muhitdagi mikroorganizmlarning glikogidrolazalari faolligi bilan bog'liqligi ta'kidlanadi [5.13.14].
4-rasm. EPS etil spirti yordamida cho'ktirilgan
5-rasm. EPS cho'kma eritmasi
6-rasm. EPS eritmasi
Mikroorganizmlar, shu jumladan bakteriyalarning EPS lari bir-biridan tarkibi (biopolimer tarkibidagi kimyoviy bog'lar va funksional guruhlar), fizik-kimyoviy xususiyatlariga ko'ra
farqlanadi. Shuningdek, turli xil galofil bakteriyalar fiziologik guruhlari va avlodlari hosil qilgan EPS lari tarkibi va xususiyatlariga ko'ra bir-biridan farq qiladi.
EPS hosil qilish unumdorligi yuqori bo'lgan Bacillus subtilis CKB 308 va Bacillus megaterium CKB 310 shtammlarining EPS namunalari fzik-kimyoviy xususiyatlari o'rganildi.
EPS preparati gel filtratsiya qilingandan so'ng to'liq gidroliz qilinib, monosaxaridlarning miqdoriy tarkibi gaz suyuqlik xromatografiyasi (GX) yordamida tahlil qilindi.
Dastlab EPS namunasi (2 mg) 2 ml 1 N sulfat kislota eritmasida (100 °C, 8 soat) gidrolizlangan. Olingan gidrolizat neytrallanib, minimal hajmdagi distillangan suvda (3-5 mkl) qayta eritildi. Standart sifatida quyidagi monosaxaridlarning eritmalari: glyukoza, mannoza, ksiloza, ramnoza, arabinoza, galaktoza (5 mg/ml) va erituvchi sifatida piridin:etil atsetat:suv:sirka kislota 5:5:3:1 nisbatda ishlatilgan. EPS gidrolizatidagi monosaxaridlarni aniqlash turli standart qandlar uchun hisoblangan Rfqiymatiga muvofiq amalga oshirildi. Olingan natijalar EPS preparati tarkibida turli nisbatdagi monosaxaridlar tutuvchi geteropolisaxarid ekanligini ko'rsatadi.
Organik birikmalarni kimyoviy tarkibi o'rganishda IQ-spektroskopiya usuli muhim o'rin egallaydi. Organik birikmalarning IQ-spektrlari asosida kimyoviy bog'larning tabiati va funksional guruhlari haqida xulosa qilish mumkin. Shunga ko'ra, olingan EPS namunalarining IQ-spektri olindi (7 va 8-rasmlar). EPS namunasining IQ-spektri uning tarkibida polisaxaridlarga xos bo'lgan kimyoviy bog'lar va funksional guruhlar mavjud ekanligini ko'rsatadi. Ma'lumotlarni tahlil qilish uchun 400 sm-1 dan 4000 sm-1 gacha bo'lgan to'lqin tebranish sohalarida EPS namunasining IQ-spektrlari olindi. 2-jadvalda keltirilgan polisaxaridlarning ayrim asosiy IQ to'lqin tebranish nuqtalari tavsifiga ko'ra tahlil qilindi [6].
Shuni ko'rish mumkinki, 3348-3418 sm-1 sohalarida gidroksil guruhi (-OH) tebranishlariga xos bo'lgan keng va kuchli yutilish sohasi kuzatildi. 2935-2945 sm-1 spektr sohalarida tipik uglevodlardagi C-H assimetrik bog'i tebranishga xos yutilish sohasi qayd etildi. 1613-1615 sm-1 spektrlaridagi yutilish sohasi karbonil guruh (C=O) ga xos. 1098 va 1107 sm-1 dagi keng yutilish sohasi esa polisaxaridlarga xos bo'lgan glikozid bog'lar tebranishlariga muvofiq keladi. Barcha IQ-spektrlari glikozid ko'prigining (C-O-C) tebranishlarini ifodalovchi 1035 sm-1 intensiv cho'qqi (pik) asosiy polisaxarid zanjirini aniqlaydi [7.12]. Bu intensiv pik boshqa piklar bilan bir-biriga yopishganligi sababli spektrlari kengayadi [8].
2-jadval
Polisaxaridlarga xos infraqizil (IQ) to'lqin tebranishlari ro'yxati
IQ yutilish to'lqini ko'rsatkichi (sm-1) Mos keladigan signal xususiyatlari
3500 - 3200 Bu kenglikdagi piklar -OH guruhining valent tebranishlarini bildiradi
3000 - 2840 C-H bog'larini ifodalaydi
1690 - 1630 Karbonil guruhini (C=O) ifodalaydi
1175 - 970 Polisaxaridlar uchun xos bo'lgan 1^4 glikozid bog'larini ko'rsatadi
7-rasm. Bacillus subtilis CKB 309 shtamm hosil qilgan EPS namunasining IQ-spektrlari
8-rasm. Bacillus megaterium CKB 310 shtamm hosil qilgan EPS namunasining IQ-spektrlari
9-rasm. Bacillus subtilis CKB 308 EPS namunasining monosaxarid tarkibi.
(1) L-ramnoza; (2) L-arabinoza; (3) D-ksiloza; (4) D-mannoza; (5) D-glyukoza; (6) D-
galaktoza.
10-rasm. Bacillus megaterium CKB 310 EPS namunasining monosaxarid tarkibi.
(1) L-ramnoza; (2) L-arabinoza; (3) D-ksiloza; (4) D-mannoza; (5) D-glyukoza; (6) D-galaktoza.
Olingan natijalar shuni ko'rsatadiki, Bacillus subtilis CKB 308 va Bacillus megaterium CKB 310 shtammlari hosil qilgan EPS namunasining monosaxaridlar tarkibi bo'yicha galaktoza ustunlik qilib, 65-70 % ni tashkil etgan. Shuningdek, EPS namunasining monosaxaridlar tarkibiy tahlili asosan Ara:Gal uglevodlardan iborat makromolekula ekanligini ko'rsatdi (10-rasm). Adabiyot ma'lumotlariga ko'ra, Bacillus amyloliquefaciens HYD-B17 shtammidan olingan EPS tarkibida 63,7 % glyukoza mavjudligi keltirib o'tilgan [9].
Olingan natijalardan xulosa qilish mumkinki, Bacillus subtilis CKB 309 va Bacillus megaterium CKB 310 shtammlari o'ziga xos tarkibli EPS hosil qiladi. Ularning kimyoviy tarkibi shtammning o'ziga xos xususiyatiga ozuqa muhit tarkibi va o'stirish sharoitlariga bog'liq bo'ladi. O'stirish sharoitlari va fiziologik omillar EPS ning molekulyar og'irligiga hamda monosaxaridlar tarkibiga ta'sir qilishi mumkinligi haqida adabiyotlarda ta'kidlab o'tilgan [10. 11.14].
XULOSA
Bacillus va Pseudomonas avlodi vakillarining EPS hosil qilishi hujayralarni o'sishi bilan bog'liq bo'lib, EPS asosan eksponensial o'sish bosqichida hosil bo'ldi va statsionar fazada biroz davom etdi. Eksponensial o'sish bosqichida hosil bo'lgan EPS statsionar fazada muhitga chiqarildi.
Organik birikmalarni kimyoviy tarkibi o'rganishda IQ-spektroskopiya usuli muhim o'rin egallaydi. Organik birikmalarning IQ-spektrlari asosida kimyoviy bog'larning tabiati va funksional guruhlari haqida xulosa qilish mumkin. Shunga ko'ra, olingan EPS namunalarining IQ-spektri olindi. EPS namunasining IQ-spektri uning tarkibida polisaxaridlarga xos bo'lgan kimyoviy bog'lar va funksional guruhlar mavjud ekanligi aniqlandi.
Natijalar shuni ko'rsatdiki, Bacillus subtilis CKB 308 va Bacillus megaterium CKB 310 shtammlari hosil qilgan EPS namunasining monosaxaridlar tarkibi bo'yicha galaktoza ustunlik qilib, 65-70 % ni tashkil etgan. Shuningdek, EPS namunasining monosaxaridlar tarkibiy tahlili asosan Ara:Gal uglevodlardan iborat makromolekula ekanligini ko'rsatdi.
Bacillus subtilis CKB 309 va Bacillus megaterium CKB 310 shtammlari o'ziga xos tarkibli
EPS hosil qiladi. Warning kimyoviy tarkibi shtammning o'ziga xos xususiyatiga ozuqa muhit
tarkibi va o'stirish sharoitlariga bog'liq bo'ladi. O'stirish sharoitlari va fiziologik omillar EPS ning
molekulyar og'irligiga hamda monosaxaridlar tarkibiga ta'sir qilishi mumkin.
REFERENCES
1. Pal A., Paul A.K. Microbial extracellular polymeric substances: central elements in heavy metal bioremediation // Indian journal of microbiology. - 2008. - V. 48, N 1. - P. 49-64.
2. Pal A., Biswas A., Chatterjee S., Paul A.K. Optimization of cultural conditions for production of exopolysaccharide by Halomonas marina HMA 103 under Batch-Culture // American Journal of Microbiology. - 2015. - V. 6, N. 2. - P. 31-39..
3. Finore I., Di Donato P., Mastascusa V., Nicolaus B., Poli A. Fermentation technologies for the optimization of marine microbial exopolysaccharide production // Marine drugs. - 2014.
- V. 12, N 5. - P. 3005-3024.].
4. Fukuda K., Shi T., Nagami K., Leo F., Nakamura T., Yasuda K., Senda A., Motoshima H., Urashima T. Effects of carbohydrate source on physicochemical properties of the exopolysaccharide produced by Lactobacillus fermentum TDS030603 in a chemically defined medium // Carbohydrate Polymers. - 2010. - V. 79, N 4. - P. 1040-1045.
5. Liu J., Luo J., Ye H., Sun Y., Lu Z., Zeng X. Production, characterization and antioxidant activities in vitro of exopolysaccharides from endophytic bacterium Paenibacillus polymyxa EJS-3 // Carbohydrate polymers. - 2009. - V. 78, N 2. - P. 275-281.].
6. Alves A., Caridade S.G., Mano J.F., Sousa R.A., Reis R.L. Extraction and physico-chemical characterization of a versatile biodegradable polysaccharide obtained from green algae // Carbohydr Res. - 2010. - V. 345. - P. 2194-2200..
7. Pereira L., Gheda S.F., Ribeiro-Claro P.J.A. Analysis by vibrational spectroscopy of seaweed polysaccharides with potential use in food, pharmaceutical, and cosmetic industries // Int. J. Carbohydr. Chem. - 2013. 537202.
8. Pereira L., Sousa A., Coelho H., Amado A.M., Ribeiro-Claro P.J.A. Use of FT-IR, FT-Raman and 13C-NMR spectroscopy for identification of some seaweed phycocolloids // Biomol Eng.
- 2003. - V. 20. - P. 223-228.
9. Vardharajula S., AliSk Z. Exopolysaccharide production by drought tolerant Bacillus spp. and effect on soil aggregation under drought stress // The Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences. 2014. V. 4. P. 51-57.
10. Finore I., Di Donato P., Mastascusa V., Nicolaus B., Poli A. Fermentation technologies for the optimization of marine microbial exopolysaccharide production // Marine drugs. - 2014.
- V. 12, N 5. - P. 3005-3024
11. Sobirova M., Murodova S. Effects of biopraparites on cynara scolymus L., micro and macroelements, and quantity of flavonoids // In E3S Web of Conferences//. 2021. Vol. 258.
12. Sobirova M., Muradova S., Khojanazarova M., Kiryigitov Kh. Extraction of'Elicitor" and determination of volatile organic substances contained in the elicitor// E3S Web of Conferences 389, 01044 (2023) ttps//doi.org/10.1051/e3sconf/202338901044 UESF-2023
13. Sobirova M.M., Murodova S.S. The Influence of Biofertilizers on the Growth and Development of a Medicinal Plant Artichoke (Cynara scolymus L.)// International journal for
innovative research in multidisciplinary field issn: 2019. -10, - Impact Factor: 6.497.- pp. 4649
14. Ibragimova Nasiba Muminovna, Sayyora Murodova, Nodira Rozmetova. Kartoshka mahsulolarini saqlanuvchanligini oshirishda biopreparat va ishlov berish. texnologiyasi. O'zbekiston milliy universiteti. xabarlari, 2021. 253-256 бет
15. Ibragimova Nasiba Muminovna, Bazarbayeva Karomat Sultanbayevna, O'rinboyeva Dilnuraxon Davronbek Qizi, Ro'zmetov Timur Ruslan O'g'li. Effects of Zamin-M biopreparate on increasing the storage of potato stores. Electronic journal of actual problems of modern science, education and training. January, 2022-I. ISSN 2181-9750. P.1-8
