Факультет

Студентам

Посетителям

Декстран

Декстраны представляют собой полиглюкозиды, синтезируемые из сахарозы микроорганизмами, а также ферментными препаратами, выделенными из культур тех же микроорганизмов. В медицинской практике декстраны приобрели значение как заменители плазмы крови. Препараты декстрана выпускаются под различными названиями: декстран, полиглюкин, синкол.

Применяемый в медицине препарат отличается от «нативного» декстрана своим молекулярным весом. Клинический декстран является продуктом деполимеризации нативного декстрана. По своему молекулярному весу он близок к молекулярному весу сывороточного альбумина, а его коллоидно-осмотические свойства близки к коллоидно-осмотическим свойствам плазмы крови. Растворенный в физиологическом растворе 6% декстран применяется как вещество, заменяющее плазму или точнее увеличивающее объем плазмы.

Наиболее часто в качестве продуцентов декстрана встречаются культуры Leuconostoc mesenteroides и Leuconostoc dextranicum, относящиеся к молочнокислым бактериям. В качестве исходного продукта синтеза молекулы декстрана используется сахароза.

Декстран в отличие от полиглюкозидов типа гликогена и крахмала не дает реакции с йодом. Молекулярный вес нативного декстрана очень велик, и колебания его достигают значительных размеров. Молекулы нативного декстрана состоят из цепей, содержащих 100 000—200 000 глюкозных единиц и более, что соответствует молекулярному весу в несколько десятков миллионов (от 12 до 600 миллионов).

Структура декстранов в значительной степени зависит от вида бактерий, с помощью которых осуществляется их синтез, а также от условий культивирования. Основным отличием всех декстранов от полисахаридов типа крахмала и гликогена является то, что огромное большинство глюкозных остатков в их молекулах связано между собой преимущественно α-1-6-глюкозидной связью.

В литературе описаны декстраны, молекулы которых состоят из длинных и практически не разветвленных цепей, где свыше 95% глюкозных остатков связаны в 1:6 положениях.

У других декстранов от длинных цепей, в которых глюкозные остатки связаны между собой в 1:6 положениях, имеются ответвления в 1:4 положениях. Отмечено также наличие 1:3-глюкозидных связей.

На строение молекул декстрана большое влияние оказывает присутствие в среде солей магния. Поэтому декстраны, синтезируемые на среде, богатой и бедной магнием, имеют совершенно различное строение. Этот факт имеет большой интерес в связи с указанием о том, что менее разветвленные молекулы декстранов имеют меньше нежелательных побочных реакций у человека при их введении в организм.

Биосинтез из сахарозы осуществляется таким образом, что из глюкозных остатков образуются молекулы декстрана. Синтез протекает без участия фосфатов. При этом выделяется фруктоза, а из глюкозных остатков образуется полимер, у которого преобладают 1:6-глюкозидные связи. Практически вся сахароза исчезает из реакционной смеси. Освобождающаяся фруктоза включается в обмен веществ. Из нее образуются органические кислоты, в основном молочная и уксусная, или многоатомный спирт маннит, или дисахарид лейкроза [α-1,5-глюкопиранозил (1,5)-фруктопираноза (2,6)]. При экономически рациональном введении технологического процесса, кроме декстрана, могут быть получены фруктоза и маннит.

Среди продуктов, участвующих в биосинтезе, различают две группы веществ: донаторы и акцепторы. Предполагают, что синтез декстрана с участием двух молекул сахарозы происходит таким образом, что одна выступает как донатор, а другая как акцептор.

Этот продукт реакции, характеризующийся наличием фруктофуранозы, является более сильным акцептором, чем сахароза. Образование декстрана представляет собой реакцию цепной полимеризации.

Акцепторами глюкозных остатков при образовании молекул декстрана могут быть также различные сахара, например мальтоза, изомальтоза, глюкоза и т. д. Однако наилучшими акцепторами при реакции синтеза декстрана из сахарозы являются низкомолекулярные декстраны.

В связи с тем, что в молекуле декстрана имеется три типа глюкозидных связей (1:6; 1:4; 1:3), вероятно, в синтезе молекулы принимают участие не один, а два или три фермента. Один из этих ферментов участвует в синтезе линейных участков молекул, а другие — в синтезе связей ветвлений. Оптимум действия декстрансахаразы бактерий расположен при pH 5,2—5,6.

Биосинтез декстрана осуществляется в ферментерах. Из раствора нативного декстрана с помощью метилового спирта осаждают фракции клинического декстрана с молекулярным весом 65—80 тысяч. Деполимеризация декстрана может производиться также энзиматическим путем, термической обработкой или ультразвуком.

Метод, в котором декстран осаждается метанолом, имеет некоторые нежелательные технические трудности. Например, при введении осадителя возникает теплота смешения, которая может стать столь значительной, что начинается перегонка. Кроме того, в том месте, где концентрация метанола оказывается наивысшей, происходит сильное обезвоживание, в результате чего образуется сгусток декстрана.

Хотя эти трудности технологически не являются непреодолимыми, все же следует отдать предпочтение методу направленного биосинтеза с «затравкой» определенного молекулярного веса. При направленном синтезе декстрана, когда в среду вводится «затравка», можно варьировать молекулярный вес синтезируемого продукта. Практически в качестве «затравки» для получения клинического декстрана с молекулярным весом 75 000 используют акцептор, имеющий молекулярный вес 20 000—30 000. При этом ферментационная среда имеет следующую пропись (в %): сахароза — 20,0; декстран-затравка (м. в. 30 000) — 2,9; дрожжевой экстракт — 0,3; двузамещенный фосфат натрия 0,5; хлористый калий — 0,1; pH 7,0—8,0. Затравка приготовляется в виде водного раствора, который задается в ферментер. Оптимум pH для роста продуцента расположен в пределах 6,5—8,0; оптимум для биосинтеза декстран-сахаразы — около pH 7,0.

Как следует из приведенной выше прописи, питательная среда для биосинтеза декстрана содержит относительно незначительные концентрации азотсодержащих веществ, в частности пептона или дрожжевого автолизата (0,1—0,3%), и высокие концентрации сахарозы (10—30%).

При ферментации декстрана аэрация не является необходимой. Постоянная аэрация или перемешивание не оказывают влияния на процесс полимеризации, сокращается лишь время ферментации.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: