ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ 
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ Н. П. ОГАРЁВА»

Факультет биологический

Кафедра биотехнологии 
 
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

ОПТИМИЗАЦИЯ УСЛОВИЙ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ  БАКТЕРИИ XANTHOMONAS CAMPESTRIS И ВЫДЕЛЕНИЯ КСАНТАНА ИЗ КУЛЬТУРАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ 

Автор курсовой работы                                    10.06.2011                Е.Н. Коверова

Обозначение курсовой работы                                    КР-03 069964-240901-44-11

Специальность              240901                                                          Биотехнология

Руководитель  работы

к.б.н., доцент                                                      10.06.2011                Н.А. Пестов 
 
 
 
 
 
 
 

Саранск

2011

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ 
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ Н. П. ОГАРЁВА»

Факультет биологический

Кафедра биотехнологии 
 
 
 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ 
 

Студент Е.Н. Коверова

1 Тема  Оптимизация условий культивирования бактерии Xanthomonas campestris 2228 и выделения ксантана из культуральной жидкости

2 Срок предоставления  работы к защите: ___________________

3 Исходные данные  для курсовой работы литературные данные

4 Содержание  курсовой работы

    4.1 Введение

    4.2 Аналитический обзор

    4.3 Материалы и методы исследования

    4.4 Результаты и их обсуждение

    4.5 Выводы

    4.6 Список использованных источников 
 

Руководитель  работы                                             25.03.2011         Н.А. Пестов

Задание принял к исполнению                              25.03.2011          Е.Н. Коверова

Реферат 

      Работа содержит 35 страниц, 3 рисунка, 2 таблицы, 35 использованных литературных источника.

КСАНТАН, ЭКЗОПОЛИСАХАРИДЫ, XANTHOMONAS CAMPESTRIS

      Объектом  исследования являлись культуральная жидкость бактерии Xanthomonas campestris 2228, и ксантан выделенный из нее.

     Цель  работы – изучение влияния аэрации на биосинтез ксантана бактериями Xanthomonas campestris 2228 и оптимизации условий выделения ксантана из культуральной жидкости.

     Степень внедрения – частичная.

     Область применения – результаты могут быть рекомендованы для организации промышленного производства ксантана.

     Эффективность – производство микробных полисахаридов в настоящее время является весьма актуальным. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Содержание 
 

      Введение 

     В течение последних 20-30 лет микробные экзополисахариды (ЭПС) являются объектом интенсивных теоретических и прикладных исследований. Способность растворов микробных ЭПС к гелеобразованию, эмульгированию, суспендированию, изменению реологических характеристик водных систем обусловила широкое использование этих биополимеров в нефтяной, горнодобывающей, текстильной, пищевой, фармацевтической и химической промышленности, сельском хозяйстве и медицине.

     Экономическая выгода использования микробных  ЭПС определяется их внеклеточной природой и высокой продуктивностью синтеза на дешевых субстратах. На смену химическим полимерам (полиакриламидам) пришли микробные ЭПС, которые устойчивы к температурной, окислительной, механической деструкции, но поддаются биологической деградации и являются нетоксичными, что делает экологически безопасным их применение, например, в нефтедобыче.

     Спрос на микробные ЭПС на мировом рынке остается высоким, о чем свидетельствует, как увеличение из года в год объемов производства первого микробного ЭПС ксантана (продуцент Xanthomonas campestris), так и появление новых микробных ЭПС, например, склероглюкан (продуцента Sclerotium rolfsii, Sclerotium sp), и эмульсан (продуцент Acinetobacter calcoaceticus).

     Способность к синтезу ЭПС обнаружено у многих микроорганизмов, однако уровень синтеза этих полимеров колеблется в широких пределах как для различных продуцентов ЭПС, так и для одного продуцента в различных условиях его культивирования.

     Уровень биосинтеза вторичных метаболитов, к которым относится ЭПС, в значительной степени зависит от внешних факторов. Поэтому при разработке технологии получения микробных ЭПС важным и необходимым этапом является подбор оптимальных комбинаций различных параметров культивирования продуцентов.

     В связи с этим целью данной работы являлось изучение влияние аэрации  на биосинтез ксантана бактериями X. campestris и оптимизация условий выделения ксантана из культуральной жидкости.

     Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:

1. Определить время, при котором выход ксантана будет максимальным.
2. Определить соотношение объем среды : объем колбы, при котором выход ксантана будет максимальным.
3. Определить влияние присутствия NaCl на осаждение ксантана из культуральной жидкости.

      1 Аналитический обзор 

     1.1 Характеристика бактериальных полисахаридов 

     Полисахариды (гликаны) – полимеры, построенные  не менее чем из 11 моносахаридных единиц. Их молекулы построены из моносахаридных остатков, соединенных гликозидными связями. Они могут состоять из одного или нескольких типов моносахаров. Соответственно различают гомополисахариды и гетерополисахариды. Каждый моносахаридный остаток в составе полисахаридов может находиться в пиранозной или фуранозной форме. Он способен образовывать одну гликозидную связь с соседним моносахаридом, но может предоставить несколько гидроксильных групп для присоединения других моносахаридов. В соответствии с этим, молекулы полисахаридов могут быть линейными или разветвленными [1]. Полисахариды являются обязательным компонентом всех организмов, присутствуют как изолированно, так и в комплексах с белками, липидами, нуклеиновыми кислотами. Полисахариды преобладают в растительных биомассах и составляют, следовательно, большую часть органического материала на планете. Полисахариды разнообразны по строению, локализации в клетках и, естественно, по своим физико-химическим свойствам. Особым разнообразием отличаются полисахариды микроорганизмов. Некоторые из них близки или идентичны полисахаридам растений и животных. Но подавляющее большинство бактериальных полисахаридов имеет уникальную структуру, специфическую для вида [2]. Микробные ЭПС имеют ряд преимуществ по сравнению с полисахаридами растительного происхождения. Эти биополимеры можно получать в нужных объемах независимо от времени года и климатических условий. Экономическая выгода использования микробных ЭПС определяется их внеклеточной природой и высокой продуктивностью синтеза на дешевых субстратах [3]. В бактериальных гликанах часто обнаруживают ранее неизвестные моносахара, которые не встречаются ни у животных, ни у растений [2]. О том, что слизь, образуемая многими микроорганизмами, может иметь углеводную природу, знали еще во времена Пастера. Однако особое внимание микробным полисахаридам стали уделять лишь с начала 20-х годов нашего столетия, когда узнали, что вещества, определяющие серологическую специфичность пневмококков, являются полисахаридами [4]. В настоящее время исследование бактериальных полисахаридов приобрело особое значение в связи с открывшейся возможностью широкого применения их в медицине и ряде областей народного хозяйства. Благодаря своим качествам – высокие вязкостные и гелеобразующие свойства, сочетаемость с рядом солей в широких пределах pH и температуры, хорошая растворимость в воде и синергизм с некоторыми полисахаридами, они находят применение в самых разных сферах человеческой деятельности: в медицине, фармацевтической, пищевой, химической и текстильной промышленности, в гидрометаллургии, при добычи нефти и ряде других областей народного хозяйства [5].

     Полисахариды  микроорганизмов в соответствии с локализацией делятся на внутриклеточные (эндогликаны) и внеклеточные (экзогликаны). К внутриклеточным относят обычно полисахариды цитоплазмы, мембран и клеточных стенок, а к внеклеточным — полисахариды капсул, чехлов (пристеночные структуры) и свободной слизи, не прилегающей к клеточной стенке. Иногда к внеклеточным относят также полисахариды, локализованные снаружи от цитоплазматической мембраны. В этом случае в группу внеклеточных попадают и полисахариды клеточных стенок. У микроорганизмов действительно трудно различить границу между капсулой и клеточной стенкой. Нередко, по локализации выделяют три группы полисахаридов: внутриклеточные (цитоплазмы, мембран, периплазмы), полисахариды клеточных стенок и внеклеточные (капсул, чехлов и свободной слизи). Термин «экзогликаны» применяют в основном к полисахаридам свободной слизи [6]. Синтез ЭПС идет более активно, и они легче отделяются от биомассы и очищаются от примесей. Внеклеточные полисахариды микроорганизмов очень разнообразны по строению и составу [7].

     Согласно  классификации микробные ЭПС делят на пять групп [8]. Первая группа включает декстраны и родственные полисахариды (леван). Они состоят из моносахаридов одного типа, то есть гомополисахариды. Синтез этих ЭПС осуществляется на средах содержащих сахарозу как специфический субстрат. При отсутствии такого специфического субстрата (кроме сахарозы, это могут быть другие родственные углеводы) образование ЭПС не отмечается. Продуцентами ЭПС первой группы являются представители родов Streptococcus и Leuconostoc.

     Для образования ЭПС второй группы также необходимо наличие специфического углеродного субстрата, однако синтезированные ЭПС является гетерополисахаридами. На сегодняшний день выявлено образование такого ЭПС псевдомонадами.

     К третьей группе относят гомополисахариды, которые синтезируются на разных углеродных субстратах. Некоторые из этих гомополисахаридов состоят исключительно из углеводов, в частности, бактериальная целлюлоза, пулулан (продуцент Aureobasidium pullulans), курдлан (продуценты Alcaligenes faecalis и Agrobacterium radiobacter), склероглюкан (продуценты Sclerotium rolfsii, Sclerotium glucanicum, Sclerotium sp), другие содержат ацетильные группы (например, ЭПС, синтезированные определенными видами Agrobacterium).

     Четвертая группа микробных ЭПС является самой многочисленной. Ее представителями являются гетерополисахариды, которые состоят из структур с повторяющимися блоками. К этой группе относят самый сложный ЭПС - ксантан, а также промышленно ценные ЭПС – гелан и эмульсан.

     К пятой группе микробных ЭПС относится бактериальный альгинат. Этот гетерополисахарид состоит из мономеров двух типов: D-маннуроновой и L-гулуроновой кислот. В отличие от ЭПС четвертой группы в альгинате нет повторяющихся единиц. Продуцентами альгината является Pseudomonas aeruginosa и Azotobacter vinelandii. Бактериальный альгинат отличается от альгината из морских водорослей наличием О-ацетильного групп, присоединенных к D-маннуроновой кислоте. Микробные альгинаты используют в пищевой промышленности как заменители альгинатов из водорослей.

     Использование микроорганизмов для получения промышленно-ценных полисахаридов можно сделать более эффективным с помощью следующих усовершенствований:

1) увеличения  скорости образования полисахаридов  и повышения их выхода;

2) модификации  получаемых полисахаридов;

3) изменения  поверхностных свойств микроорганизмов-продуцентов  для облегчения отделения клеток на последующих этапах переработки;

4) устранения  ферментативных активностей, способных  вызвать нежелательные модификации  полисахаридов;

5) переноса  генетических детерминант синтеза  полисахаридов в технологически  более удобные организмы-продуценты. Именно этими проблемами в настоящее время занимаются учёные во всём мире [9].

     Большинство микробных синтетиков ЭПС используют углеводы как источник углерода и энергии. При промышленном производстве ЭПС как субстраты обычно используют продукты, полученные из сахарной свеклы: мелассу, сахарный сироп, сахарозу, либо из кукурузы: крахмал, гидролизованный крахмал, глюкозный сироп, глюкозу [10]. Однако исследования, проведенные в течение 70-80-х годов, продемонстрировали возможность расширение сырьевой базы микробиологического производства ЭПС за счет использования непищевых субстратов (метан, метанол, этанол, этиленгликоль, углеводороды).

     Как источник азота при получении микробных полисахаридов обычно используют минеральные (аммонийные соли, нитраты) и органические (дрожжевой и кукурузный экстракты, пептон, мочевина) компоненты. В некоторых случаях органический азот, а также сочетание органического и минерального азота содействует на  повышенный синтез ЭПС. Лимитирование роста продуцентов ЭПС азотным источником питания в условиях избытка углерода позволяет направить биосинтетические процессы в сторону синтеза ЭПС.

     Для оптимального синтеза ЭПС существенное значение имеет соотношение углерода и азота (C / N) в среде культивирования продуцента [11, 12, 13, 14, 15]. Изучение влияния концентрации источники азота (нитрата аммония) в среде культивирования бактерий на синтез ЭПС показало, что независимо от содержания этанола и глюкозы в среде, при снижении концентрации азота наблюдалось существенное повышение выхода ЭПС по отношению к биомассе и субстрату [13].

     Для микроорганизмов, которые утилизируют источник углерода, способные подавлять рост клеток, большое значение имеет способ подачи субстрата. Введением дополнительного количества источника углерода в конце экспоненциальной фазы роста бактерий позволяет увеличить концентрацию ЭПС в культуральной среде, улучшить физико-химические свойства и сократить продолжительность ферментации [15].

     В качестве источников фосфора обычно используют одно- и двухосновные фосфаты калия и натрия [11]. Известно, что ионы металлов необходимы для роста микроорганизмов и синтеза ими ЭПС, однако вопрос их влияния на синтез ЭПС изучен недостаточно [8].

     В основном температура и рН среды, оптимальные для роста продуцента, являются оптимальными и для синтеза ЭПС. Однако в некоторых случаях снижение или повышение температуры культивирования продуцентов относительно оптимальной для их роста приводит к увеличению концентрации синтезированных ЭПС. Поддержание значения рН среды на постоянном уровне в течение процесса культивирования большинства продуцентов также сопровождается повышением синтеза ЭПС.

     В ряде случаев снижение температуры ниже оптимальной сопровождается увеличением концентрации ЭПС [16, 17, 18], что можно рассматривать как проявление защитных функций ЭПС в ответ на некомфортные условия существования продуцента. Кроме того, вполне возможно, что у некоторых микроорганизмов температурный оптимум ферментов, участвующих в образовании (или полимеризации) ЭПС, отличается от оптимума ферментов, использующих для синтеза биомассы. Синтез ЭПС у микроорганизмов является более чувствительным к изменениям рН, чем синтез биомассы.

     Подавляющее большинство микроорганизмов - продуцентов ЭПС являются строгими аэробами, реже - факультативными анаэробами. Уровень дыхания бактерий влияет на интенсивность синтеза ЭПС: при более активном дыхании количество ЭПС уменьшается, поскольку больше углеродного субстрата превращается в СO₂. Потребность в растворенном кислороде строго специфична для каждого продуцента, она устанавливается экспериментально и меняется в разных фазах роста. Для некоторых культур высокий уровень аэрации является необходимым в фазе экспоненциального роста и необязателен  - в стационарной фазе [19, 20]. И, наоборот, для других продуцентов ЭПС высокий уровень аэрации необходим на протяжении всего процесса культивирования.

     У микроорганизмов-продуцентов ЭПС синтез полисахаридов может быть тесно связан с ростом, например, у Methylocystis parvus ОВВР, частично связан с ним - Xanthomonas, Methylomonas methanolica, и не связан - Alcaligenes, Rhizobium [8]. У большинства микроорганизмов достижение максимальной удельной скорости роста и синтеза ЭПС не совпадает. Как правило, максимальная скорость синтеза ЭПС наблюдается в конце экспоненциальной - начале стационарной фазы роста. Однако концентрация ЭПС в культуральной жидкости достигает наивысшего значения в конце периодичного процесса, т.е. в стационарной фазе. В зависимости от условий культивирования продолжительность периодических процесса для различных продуцентов ЭПС составляет от 24 до 120 ч. Определение фазы роста продуцента, в которой скорость синтеза ЭПС является максимальной, а также фазы роста, где достигается максимальная концентрация ЭПС, позволит установить оптимальную продолжительность процесса при периодическом культивировании.

     Условия культивирования влияют не только на такие показатели процесса, как количество ЭПС, скорость их образования, выход ЭПС в зависимости от субстрата, но и на физико-химические свойства синтезированных ЭПС. Важной характеристикой микробных ЭПС является реологические свойства их растворов, которые в значительной степени обусловлены качественным и количественным составом полисахаридов. Различия в реологических характеристиках ЭПС, синтезированных одним продуцентом, могут быть объяснены его способностью синтезировать несколько, различных по физико-химическим свойствам, полимеров, а также изменением количества боковых заместителей в составе ЭПС в зависимости от условий культивирования [11, 21, 22]. На физико-химические свойства микробных ЭПС в значительной степени действуют такие факторы, как продолжительность ферментации, состав среды, способ подачи субстрата, уровень аэрации.

     Таким образом, несмотря на многочисленные исследования влияния условий культивирования  на образование и свойства ЭПС, получение экспериментальных подтверждений остаются важными и первоочередными задачами при организации промышленного производства микробных ЭПС. 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1.2 Основные бактериальные полисахариды, используемые в промышленном производстве и их применение 

     Декстраны – группа бактериальных полисахаридов, состоящих из остатков a-D-глюкопиранозы. Молекулы декстранов – разветвленные цепи, линейная часть которых содержит главным образом 1-6-связи и небольшое количество 1-3-связей (в некоторых редко встречающихся декстранах обнаружены чередующиеся 1-6- и 1-3-связи). Разветвления в молекуле декстрана образуются с помощью 1-2-, 1-3- или 1-4-связей. Боковые ветви молекулы состоят обычно из одного или двух остатков глюкозы, реже встречаются более длинные боковые цепи [23]. Свойства полисахарида зависят от его структуры и молекулярной массы. Декстран синтезируется самыми разными грамположительными и грамотрицательными бактериями, такими как Streptococcus bovis и S. viridans, а также Leuconostoc mesenteroides. В промышленности этот полимер получают выращиванием последнего из перечисленных микроорганизмов на сахарозе, с последующим осаждением декстранов органическим растворителем. Прежде всего, декстраны используют в качестве заменителей плазмы (для увеличения объема крови); кроме того, они применяются в медицине для создания гидрофильного слоя на обожженных поверхностях в целях поглощения жидких экссудатов. Для разделения и очистки биологических молекул находят широкое применение производные декстранов с поперечными сшивками, в которых функциональные группы (например, карбоксиметильные или диаминогруппы) соединены с глюкозными остатками эфирными связями. Сульфатированные декстраны используют в качестве полиэлектролитов [24].

     Альгинаты — натриевые, калиевые, кальциевые соли альгиновой кислоты. Источником альгинатов издавна служили морские водоросли, однако по природе своей этот источник непостоянен. Среди бактерий, близкие к альгинату гетерополисахариды образуют из D-маннуроновой и L-гулуроновой кислот Pseudomonas aeruginosa и Azotobacter vinelandii. Этот процесс осуществляют в промышленном масштабе, выращивая Azotobacter в условиях избытка углерода. Микробный альгинат отличается от соответствующего продукта из водорослей наличием О-ацетильных групп, связанных с остатками D-маннуроновой кислоты [18].

     Основным  свойством альгинатов является способность  образовывать особо прочные коллоидные растворы, отличающиеся кислотоустойчивостью. Растворы альгинатов безвкусны, почти  без цвета и запаха. Они не коагулируют  при нагревании и сохраняют свои свойства при охлаждении, при замораживании и последующей дефростации. Поэтому наиболее широко альгинаты применяются в пищевой промышленности в качестве студнеобразующих, желирующих, эмульгирующих, стабилизирующих и влагоудерживающих компонентов. Кроме пищевой промышленности альгинаты широко применяются в медицине, текстильной, целлюлозно-бумажной, горнодобывающей и других отраслях промышленности. В фармацевтической промышленности альгиновую кислоту и ее соли применяют в качестве склеивающего и разрыхляющего вещества при производстве таблеток, драже, пилюль. Благодаря способности альгинатов поглощать 200–300-кратное количество воды с образованием лишенных вкуса, цвета и запаха вязких стабильных гелей, их применяют в качестве компонентных основ для различных мазей и паст. В целлюлозно-бумажной промышленности альгинаты используются для поверхностной обработки картона и специальных сортов бумаги для перфолент, а также бумаги с пленочным покрытием. Альгинаты также используются в производстве ламинированных декоративных пленок для покрытия древесно-стружечных плит.

     Курдлан – линейный полисахарид, состоящий из D-глюкозы. Вырабатывается непатогенными бактериями Alcaligenes faecalis var myxogenes, штамм 10СЗ и выделяется путем осаждения соляной кислотой [18]. Курдлан нерастворим в холодной воде, и его гели можно получать также путем диализа щелочных растворов против воды. Водные суспензии (2-6%) курдлана при нагревании выше 55°С становятся прозрачными и при охлаждении образуют мягкие устойчивые гели. Если раствор на несколько минут нагреть до более высокой температуры (110-130°С в автоклаве), образуется прочный эластичный гель, который является существенно более стойким к циклам замораживания-оттаивания, чем гели из агара [25]. Этот полисахарид может найти применение в качестве гелеобразователя в кулинарии, он может использоваться как молекулярное сито, как подложка при иммобилизации ферментов и как связующий агент. В пищеварительном тракте курдлан не расщепляется и не всасывается. Однако ни в Европе, ни в РФ не имеет разрешения на применение в пищевых продуктах. Помимо пищевой промышленности курдлан используют в медицине; его модифицированные препараты имеют противоопухолевую активность. Сульфированный полимер обладает антивирулентной активностью. Ацетильные производные курдлана используют в качестве основы ультрафильтрационных полупроницаемых мембран для фракционирования веществ с молекулярной массой 200–2000 Да. Селективность таких мембран по фуранозе составляет 96 %, по витамину В12 — 97 % [26].

     Пуллулан  представляет собой α-D-глюкановый полисахарид, состоящий из α-1-6-мальтотриозных и небольшого числа мальтотетраозных единиц [18]. Он синтезируется Aureobacidium pullulans и образует прочные, упругие пленки и волокна, которые можно формовать. По сравнению с целлофаном и полипропиленом эти пленки малопроницаемы для кислорода. Пуллулан, возможно, найдет применение в качестве упаковочного материала или флоккулирующего агента в суспензиях глин в горной промышленности. Он устойчив к амилазам, но разрушается ферментом пуллуланазой. Было описано также образование пуллулана видами Artherobacter, Beijerinckia и бактериями, использующими метан и метанол. Из культуральной жидкости нативный пуллулан выделяют осаждением этиловым спиртом [25]. Молекулярная масса нативного пуллулана составляет несколько миллионов дальтон, поэтому его подвергают радиационно-химической деструкции, в результате которой происходит снижение молекулярной массы до 62500±12500 Да.

     Наиболее  известный микробный полисахарид  — ксантан. Это – сложный, высоко разветвленный полисахарид. Основная цепь ксантана построена аналогично целлюлозе (1-4–β-гликопираноза), а в ответвлениях основной цепи — трисахарид, состоящий из β-D-маннозы, β-D-глюкуроновой кислоты и α-D-маннозы [27]. Ксантан — внеклеточный высокомолекулярный полисахарид, являющийся продуктом особого вида брожения, получаемый в результате ферментации глюкозы или сахарозы бактерией X. campestris. Бактерии выделяют слизистое вещество на внешнюю поверхность клеточной стенки, которое защищает их от вирусов и пересыхания. Сброженную питательную среду пастеризуют для удаления микробов, осаждают спиртом, или очищают методом микрофильтрации. В итоге получают порошок белого или кремового цвета. В водных растворах – это коллоид, обладающий исключительными реологическими свойствами, к которым относятся:

• устойчивость к ферментам, ПАВам, спиртам, высококонцентрированным растворам солей; выдерживает длительное присутствие 10% лимонной кислоты, 20% и 10% уксусной; в растворе поваренной соли (5-20%) вязкость 0,5% раствора ксантана возрастает на 10%; устойчив в присутствии 30% глицерина, гликолей, этилового и изопропилового спирта;
• устойчивость к высоким и низким температурам, сохраняет структуру в диапазоне -18+120 ºС при замораживании и размораживании, в горячем состоянии имеет более высокую вязкость;
• устойчивость к воздействию давления и микробной деструкции.
• совместимость с разными, резко отличающимися по химической природе веществами. Ксантан обладает еще одним ценным свойством: он абсолютно не токсичен.

     Пищевая промышленность – главный потребитель ксантана. Биополимер применяют в пищевой промышленности главным образом в виде наполнителя [25]. Ксантан используется при производстве напитков, концентратов быстрого приготовления, замороженных продуктов, молочных продуктов (йогуртов, сливок, сыров), глазурей, мясных продуктов, диетических продуктов. Гидроколлоиды, к которым относится ксантан широко используются на предприятиях мясной промышленности с целью повышения выхода мясных изделий и снижения себестоимости готовой продукции. Как консервант пищевых продуктов ксантан используется в виде напыленных или заранее сформированных пленок для упаковки пищевых продуктов.

     Также ксантан применяется в косметической  промышленности при производстве кремов для лица и лосьонов, зубных паст и шампуней.

     В сельском хозяйстве используется для  повышения урожайности и экономии удобрений, а также как суспендирующий агент в жидких кормовых добавках для крупного рогатого скота. Ксантан  может применяться для извлечения нефти из иссякающих месторождений. Раствор ксантана в воде обладает высокой вязкостью и при закачке в пласты под повышенным давлением высвобождает капли нефти из всех трещин и углублений нефтеносных пород.

     В строительстве ксантан можно  использовать при приготовлении  жидких строительных растворов для получения гипса. За счет большого внутреннего сцепления применяется в низких концентрациях как добавка к цементирующим смесям, к замазкам для панельных швов.

     В лакокрасочной промышленности ксантан  стабилизирует и улучшает текучесть густых синтетических эмульсионных и водорастворимых красок. Благодаря термостабильности он входит в состав огнеупорных, силикатных покрытий, керамических глазурей [26].

     В течение последних 40 лет ксантан  занимает ведущие позиции как  добавка, улучшающая качество самых различных продуктов и технологических операций. Однако, несмотря на большие потребности России в этом полисахариде, в нашей стране в промышленных масштабах ксантан не воспроизводится [27]. 
 

     1.3 Условия культивирования Xanthomonas campestris и факторы, влияющие на биосинтез ксантана 

      Почти все фитопатогенные бактерии, независимо от их таксономической принадлежности, продуцируют внеклеточные полисахариды [5,28]. Бактерии вида X. campestris, вызывающие, в основном, паренхиматозные поражения листьев растений, довольно активно продуцируют ЭПС [29]. Также установлено видовое различие интенсивности их синтеза [30].