تاثیر سازگارکردن تدریجی استوباکتر سنگالنسیس (lmg 23690t) در منابع کربنی مختلف بر تحمل شرایط استرس زا در طی تخمیر اسید استیک

استوباکتر سنگالنسیس عموما در تولید محصولاتی مانند اسید استیک و سرکه در دمای بالا استفاده می شود. شرایط تخمیر اسید استیک به دلیل وجود مجموعه ای از تنش ها نظیر ph پایین، غلظت زیاد اسیدهای آلی، وجود اتانول و نوسان دما بسیار پیچیده و اغلب نامساعد است. این شرایط تنش زا معمولا منجر به کاهش زنده مانی میکروارگانیسم ها و نیز افت بازده تولید محصول می شوند؛ به همین دلیل در مطالعه حاضر تاثیر سازگار کردن تدریجی باکتری استوباکتر سنگالنسیس مقاوم به شرایط استرس زا بررسی شد. برای این منظور، ابتدا استوباکتر سنگالنسیس به صورت متوالی در حضور سه منبع کربن مختلف شامل استیک اسید، گلیسرول و اتانول و دماهای مختلف کشت داده شد. سپس تغییرات در زنده مانی سویه مورد نظر از طریق شمارش کلنی و همچنین بررسی ظرفیت تنفس سلولی با استفاده از روش فلوسایتومتری ارزیابی شد. میزان تغییرات در بازده تولید محصول نیز از طریق اندازه گیری غلظت اسید اسید استیک تولید شده سنجش شد. همچنین با استفاده از روش کروماتوگرافی گازی میزان تغییرات در محتوای اسید چرب سلول با کتریایی اندازه گیری شد. نتایج این مطالعه نشان داد که استوباکتر سنگالنسیس قادر به رشد در محیط کشت حاوی استیک اسید، گلیسرول و اتانول به عنوان منبع کربن می باشد. با این حال تراکم سلول های رشد یافته در حضور گلیسرول (od600=2/8) به عنوان منبع کربن بیش از دو برابر تراکم سلول ها نسبت به محیط کشت حاوی اتانول است. بنابراین بر اساس میزان تراکم سلول ها، گلیسرول به عنوان منبع کربن مطلوب نسبت به دو منبع دیگر انتخاب شد. بررسی زندمانی سلول ها با استفاده از فلوسیتومتری نشان داد که 37 درصد از سلول های رشد یافته در حضور گلیسرول قادر به تحمل تنش های توام اتانول، اسید استیک و ph پایین هستند. علاوه بر این، میزان زنده مانی سلول های استوباکتر سنگالنسیس رشد یافته در دمای 15 درجه سلسیوس حدود 37 درصد و زنده مانی سلول های رشد یافته در دمای 30 درجه سلسیوس کمتر از یک درصد بود که این مساله نشان دهنده تاثیر چشمگیر دمای پایین بر سازگاری موثر سلول ها نسبت به تنش های توام در زمان شروع تخمیر اسید استیک است. بررسی میزان تولید بیومس و تغییرات غلظت استیک نشان داد که سویه سازگار شده در حضور گلیسرول در دمای 15 درجه سلسیوس بیشترین میزان بیومس و استیک اسید را تولید می کند. در همین راستا تغییرات قابل توجهی در نسبت اسیدهای چرب اشباع به اسیدهای چرب غیراشباع در باکتری سازگار شده به شرایط محیطی مانند دمای بالا و ph پایین مشاهده شد که یک پاسخ عمومی در میان باکتری ها برای سازگار شدن با شرایط اسیدی است. می توان نتیجه گرفت که با استفاده از روش سازگار کردن تدریجی تحت تنش های زیرکشنده، می توان ضمن بهبود پارامتری های تخمیر، تحمل سلول های استوباکتر سنگالنسیس را نسبت به تنش های محیطی افزایش داد.

effect of sequential acclimation to different carbon sources on the resistant of acetobacter senegalensis during acetous fermentation

acetobacter senegalensis is generally used in the production of acetic acid and vinegar at high temperature. acetous fermentation is usually done at low ph and in the presence of high concentrations of organic acids and ethanol. the main idea of the current study was to evaluate the effects of sequential acclimation to different carbon sources on the ability of a. senegalensis to withstand stressors during acetous fermentation. to achieve this aim, the bacterial strain was cultivated successively in the presence of three different carbon sources including acetic acid, glycerol, and ethanol. then, changes in the viability of the target strain were investigated through colony counting method. in addition, flow cytometry was applied to evaluate the alterations in the respiratory capacity of the acclimated bacteria. the amount of changes in product production efficiency was assessed by measuring the amount of acetic acid produced. additionally, using gas chromatography, the amount of changes in the fatty acid content of the cell membrane was measured. our results showed that a. senegalensis was able to grow in the presence of glycerol, acetic acid, and ethanol. however, its growth in the presence of glycerol (od600=2.8) was twice higher than ethanol. additionally, flow cytometry results showed that 37% of the adapted bacterial cells in the presence of the glycerol were able to tolerate harsh condition caused by the presence of ethanol, acetic acid and lower ph. cell viability of a. senegalensis at 15 0c was 37%. however, just around 1% of cells were viable at 30 0c. these findings suggest that lower temperature plays a key role in the adaptation to extreme conditions during acetous fermentation. the highest biomass amount and acetic acid titer was produced by the strains adapted in the presence of glycerol at 15 0c. also, significant changes in the ratio of saturated fatty acids to unsaturated fatty acids were observed in the bacterial population acclimated to extreme environmental conditions including higher temperatures and lower ph which is a general response among bacterial strains to tolerate acidic conditions. it can be cocluded that by the method of sequential acclimation under sub-lethal stresses, it is possible both to increase the tolerance of a. senegalensis cells to environmental stresses and improve the fermentation parameters.