Homopolysaccharide metabolism in Lactobacillus reuteri and Pediococcus parvulus

Abstract: Denna avhandling beskriver den centrala metabolismen och produktionen av exopolysackarider (EPS) hos två olika mjölksyrabakterier: Lactobacillus reuteri och Pediococcus parvulus. Mjölksyrabakterier används inom livsmedelsindustrin som startkulturer i olika mjölkbaserade produkter. Generellt utnyttjas en specifik metabol väg för nerbrytningen av sockerkällan till mjölksyra i dessa bakterier. Med hjälp av metabolisk flödesanalys och enzymmätningar visade sig L. reuteri ATCC 55730 innehålla två funktionella metabola vägar där merparten av flödet omvandlades via forsfoketolasvägen och resten via Embden-Meyerhof vägen. Förhållandet mellan NAD(P)H/NAD(P) i kombination med produktionen av extra energi spekuleras till att vara den bakomliggande kontroll mekanismen. Endast en mindre del av energikällan används till produktionen av EPS, vilket innebär att produktionen är för låg för att EPS ska kunna användas som ett naturligt förtjockningsmedel av livsmedelsindustrin. Optimering av odlingsbetingelserna för både L. reuteri ATCC 55730 och P. parvulus 2.6 resulterade i en ökad produktionen av EPS. Kombinationen av ökad produktion av biomassa och ett överskott av socker hade en positiv effekt i båda stammarna, vilket gjorde att produktionen fortsatte in i den stationära tillväxt fasen. Produktionen av reuteransucrase, enzymet som är ansvarig för produktionen av EPS i L. reuteri ATCC 55730, visade sig vara kontinuerlig och aktivitets profilen var oberoende av sockerkällan. De viktigaste faktorerna för produktionen av EPS visade sig vara temperatur och pH och bästa produktion av EPS uppnåddes vid 37?C, pH 4.5 och 100 g sukros l-1. Utvecklingen av en matematisk tillväxtmodell resulterade i att under dessa förhållande bibehölls den maximala tillväxten medan sukros transporterades via underlättad diffusion. Högre koncentrationer av sukros resulterade i en lägre produktion av EPS vilket kan bero på den låga produktionen av biomassa och reuteransucrase. Produktionen av EPS i P. Parvulus 2.6 ökades genom att kombinera höga halter av mangan, glukos och etanol. Det visades sig att huvudprodukten mjölksyra inhiberar tillväxten genom att binda in manganet. Genom att öka koncentrationen av mangan i tillväxtmediet hävdes tillväxthämningen.