Παραγωγή μικροβιακών δευτερογενών μεταβολιτών και βιοτεχνολογική αξιολόγησή τους σαν φυσικά φάρμακα
Authors: Παπασπυρίδη Λευκή-Μαρία 
Published: August 2021

Στα πλαίσια της παρούσας διδακτορικής διατριβής, μελετήθηκαν σε συνθήκες υγρής βυθισμένης καλλιέργειας δύο είδη μακρομυκήτων ιδιαίτερου φαρμακοδιατροφικού ενδιαφέροντος (Pleurotus ostreatus και Ganoderma australe) με σκοπό τη βιοτεχνολογική τους αξιοποίηση ως φυσική πηγή βιολειτουργικών διατροφικών συστατικών. Τα ελληνικά στελέχη των παραπάνω μακρομυκήτων που μελετήθηκαν για πρώτη φορά βρίσκονται κατατεθειμένα στη Συλλογή Καλλιεργειών ATHUM του Πανεπιστημίου Αθηνών. Ο αρχικός στόχος της μελέτης προσανατολίστηκε στον προσδιορισμό του καταλληλότερου μέσου ανάπτυξης για μέγιστη παραγωγής βιομάζας από τους δύο μακρομύκητες. Σε αυτήν την κατεύθυνση, με τη χρήση της μεγάλης αποδοτικότητας μεταβολικής ανάλυσης FF Biolog, πραγματοποιήθηκε αρχική χαρτογράφηση του μεταβολισμού των μακρομυκήτων για τον περαιτέρω ορθότερο σχεδιασμό του μέσου ανάπτυξης για παραγωγή βιομάζας. Η διερεύνηση της βέλτιστης σύνθεσης του μέσου ανάπτυξης για μέγιστη παραγωγή βιομάζας πραγματοποιήθηκε με τη μεθοδολογία της επιφανειακής απόκρισης. Μετά τη δοκιμή του άριστου μέσου ανάπτυξης σε βιοαντιδραστήρα συνεχούς ανάδευσης όγκου 20 L, η παραγωγή βιομάζας έλαβε τη μέγιστη τιμή 10.1 g/L μετά από 112 h για την περίπτωση του G. australe, και 39.2 g/L μετά από 68 h καλλιέργειας για το P. Ostreatus. Η παραγωγικότητα δε, αυξήθηκε κατά 60% και 79%, αντίστοιχα για το G. australe και το P. ostreatus. Διερευνήθηκε ακόμα η σύσταση της βιομάζας από την ανάπτυξη των δύο μακρομυκήτων στο βιοαντιδραστήρα ως προς το περιεχόμενό τους σε βιολειτουργικά συστατικά (π.χ. διαιτητικές ίνες, α- και β-γλουκάνες και διατροφικά πολύτιμα λιπαρά οξέα). Στα μυκήλια και των δύο μακρομυκήτων ανακτήθηκαν φαρμακοδιατροφικά συστατικά που σε πολλές περιπτώσεις τα ποσοστά τους βρέθηκαν υψηλότερα σε σχέση με των αντίστοιχων καρποσωμάτων στην φύση. Τέλος, με σκοπό την απομόνωση και ταυτοποίηση των μεταβολιτών που παράχτηκαν από τους δύο μακρομύκητες σε βιοαντιδραστήρα διεξάχθηκε εκχύλιση της συλλεγόμενης βιομάζας με κατάλληλους οργανικούς διαλύτες. Ο χρωματογραφικός διαχωρισμός των εκχυλισμάτων βασίστηκε σε διάφορες τεχνικές [π.χ. υγρή χρωματογραφία μέσης πίεσης (MPLC) και χρωματογραφία κατανομής με φυγοκέντρηση (FCPC)]. Για την ταυτοποίηση των ουσιών που απομονώθηκαν χρησιμοποιήθηκαν φασματοσκοπικές τεχνικές (¹³C-NMR, ¹H-NMR, και 2D NMR, ESI-HRMS) και χημικές συσχετίσεις σε συνδυασμό με τις GC/MS αναλύσεις. Από βιβλιογραφικά δεδομένα, οι μεταβολίτες που απομονώθηκαν βρίσκουν ευρύ φάσμα εφαρμογών στη βιομηχανία τροφίμων και φαρμάκων. Από το μυκήλιο του G. australe, απομονώθηκαν και ταυτοποιήθηκαν συνολικά 2 τερπενοειδή μόρια και 3 λιπαρά οξέα. Για πρώτη φορά αναφέρεται η παρουσία του 9-παλμιτολεϊκού οξέος και της εργοστα-5,7,22-τριεν-3β-όλης στο μυκήλιο, ενώ το 19-οκτακοσενοϊκό οξύ απομονώθηκε για πρώτη φορά από το G. australe. Από το μυκήλιο του P. ostreatus, απομονώθηκαν και ταυτοποιήθηκαν συνολικά 5 λιπαρά οξέα και οι αντίστοιχοι εστέρες τους, 4 φαινολικοί μεταβολίτες, 3 αλκαλοειδή και 2 νουκλεοτίδια. Η trans-3,4-διυδρο-3,4,8-τριυδροξυναφθαλεν-1(2Η)-όνη, το ινδολο-3-καρβοξυλικό οξύ, η 3-φορμύλ-πυρρόλη και το π-υδροξυ-βενζοϊκό οξύ απομονώθηκαν για πρώτη φορά από το P. ostreatus. Συνοψίζοντας, η προτεινόμενη διεργασία ανάπτυξης του G. australe και του P. ostreatus οδήγησαν σε υψηλή παραγωγή βιομάζας πλούσια σε βιοενεργούς μεταβολίτες.