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Exopolissacarídeos

Exopolissacarídeos (EPS), também chamados de glicanos, podem ser caracterizados como macromoléculas naturais encontradas em todos organismos vivos. Os exopolissacarídeos constituem uma classe de compostos abundantes e essenciais para a biosfera, sendo principalmente representados pela celulose e amido nas plantas e glicogênio nos animais.[1][2]

Formação de biofilme a partir de matriz extracelular de polissacarídeos
Formação de biofilme a partir de matriz extracelular de polissacarídeos

Estes compostos são definidos como polissacarídeos extracelulares, com estruturas químicas e propriedades físicas altamente variáveis. Os EPS são produzidos por determinadas espécies de fungos e bactérias, sendo que estes podem ser encontrados ligados à superfície celular ou excretados para o meio extracelular na forma de limo.[3][4]

Função

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Os exopolissacarídeos podem atuar como agentes de viscosidade, emulsificantes, geleificantes ou estabilizantes em diversos tipos de produtos, sendo particularmente muito utilizados na produção de leite fermentado.[5][6]

Existe ainda um interesse da indústria na aplicação dos exopolissacarídeos na biorremediação de resíduos industriais contendo metais pesados,[7] devido a sua capacidade de sequestrar cátions metálicos.[8]

Outra função dos EPS envolve a interação com determinadas espécies vegetais, auxiliando na sobrevivência das plantas em situações que envolvem estresse ambiental, como estresse hídrico, salino e variações de temperatura.[9][10] Os exopolissacarídeos também atuam na composição de biofilmes. Os biofilmes podem ser definidos como uma associação de bactérias e fungos, que fixam-se a superfícies, bióticas ou abióticas, incluídas em matriz extracelular complexa de substâncias poliméricas.[11][12]

Biofilme

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Os EPS constituem entre 50% a 90% do biofilme microbiano[13] e portanto são considerados componentes importantes na determinação de sua estrutura e integridade funcional, conferindo aspecto de gel, alta hidratação e formação de canais responsáveis pela imobilização dos microrganismos.[14]

Grande parte das variantes químicas de exopolissacarídeos apresenta propriedades higroscópicas, de modo que a partir de sua hidratação, a interação entre células e matriz de biofilme se torna mais íntima nos âmbito físico-espacial e de colonização do ambiente. A matriz hidratada permite comunicação bioquímica entre indivíduos, assim como troca de material genético. Além disso, enzimas extracelulares são aprisionadas no entorno das células em questão, permitindo a formação de um sistema digestório externo e o estabelecimento de possíveis relações sinérgicas entre diferentes espécies presentes no biofilme.[15]

Em determinados casos, o EPS age como sequestrante de cátions, metais e toxinas, o que confere proteção contra radiação ultravioleta, alterações de pH, dessecação e choque osmótico no biofilme. [16][17] A densidade de exopolissacarídeos também contribui para proteção contra agentes esterilizantes químicos e detergentes.[18]

Referências

  1. ↑ BARBOSA, A. et al. Produção e Aplicações de Exopolissacarídeos Fúngicos. Semina: Ciências Exatas e Tecnológicas, v. 25, n. 1, p. 29–42, 2004.
  2. ↑ GLAZER, A. N.; NIKAIDO, H. Microbial Polysaccharides and Polyesters. Microbial Biotechnology: Fundamentals of Applied Microbiology. New York: W. H. Freeman, 1995. p.265-272.
  3. ↑ BARBOSA, A. et al. Produção e Aplicações de Exopolissacarídeos Fúngicos. Semina: Ciências Exatas e Tecnológicas, v. 25, n. 1, p. 29–42, 2004.
  4. ↑ SUTHERLAND, I. W. Novel and established applications of microbial polysaccharides. Trends in Biotechnology, Limerick, v.16, p.41-46, 1998.
  5. ↑ SCHIAVÃO-SOUZA, T. et al. Produção de Exopolissacarídeos por Bactérias Probióticas: Otimização do Meio de Cultura. Brazilian Journal of Food Technology, v. 10, n. 1, p. 27–34, 2007.
  6. ↑ RUAS-MADIEDO, P.; HUGENHOLTZ, J.; ZOON, P. An overview of the functionality of exopolysaccharides produced by lactic acid bacteria. International Dairy Journal, v. 12, p. 163-171, 2002.
  7. ↑ MOTA, R.; ROSSI, F.; ANDRENELLI, L.; PEREIRA, S.; De PHILIPPIS, R. (September 2016). "Released polysaccharides (RPS) from Cyanothece sp. CCY 0110 as biosorbent for heavy metals bioremediation: interactions between metals and RPS binding sites". Applied Microbiology and Biotechnology. 100 (17): 7765–7775
  8. ↑ PAL, A.; Paul, A. K. (2008-03-01). "Microbial extracellular polymeric substances: central elements in heavy metal bioremediation". Indian Journal of Microbiology. 48 (1): 49.
  9. ↑ GONÇALVES, F. et al. Produção De Exopolissacarídeos Por Bactérias A Plantas de Atriplex Nummularia L. XIII Jornada de Ensino, Pesquisa e Extensão - JEPEX 2013 - UFRPE, p. 13–15, 2013.
  10. ↑ LIU, S. et al. Structure and ecological roles of a novel exopolysaccharide from the artic sea ice bacterium pseudolateromonas sp. Strain SM20310. Applied Environmental Microbiology, v.1, p.224, 2013
  11. ↑ CASALINI, J. Biofilmes Microbianos na Indústria de Alimentos. Universidade Federal de Pelotas - Bacharelado em Química de Alimentos, 2008.10. CASALINI, J. Biofilmes Microbianos na Indústria de Alimentos. Universidade Federal de Pelotas - Bacharelado em Química de Alimentos, 2008.
  12. ↑ LUCCHESI, E. G. Desenvolvimento de sistema de obtenção de biofilmes in vitro e avaliação de sua susceptibilidade a biocidas. Dissertação de Mestrado em Biotecnologia – Faculdade de Engenharia Química, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2006.
  13. ↑ DONLAN RM, Costerton JW (2002). "Biofilms: survival mechanisms of clinically relevant microorganisms". Clin. Microbiol. Rev. 15 (2): 167–93.
  14. ↑ CAIXETA, D.. Sanificantes químicos no controle de biofilmes formados por duas espécies de Pseudomonas em superfície de aço inoxidável. Dissertação (Mestrado em Microbiologia Agrícola) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2008.
  15. ↑ STOODLEY, P.; deBEER D.; LEWANDOWSKI Z. (August 1994). "Liquid Flow in Biofilm Systems". Appl. Environ. Microbiol. 60 (8): 2711–2716.
  16. ↑ CASALINI, J. Biofilmes Microbianos na Indústria de Alimentos. Universidade Federal de Pelotas - Bacharelado em Química de Alimentos, 2008.10. CASALINI, J. Biofilmes Microbianos na Indústria de Alimentos. Universidade Federal de Pelotas - Bacharelado em Química de Alimentos, 2008.
  17. ↑ BOARI, C. Formação de biofilme em aço inoxidável por Aeromonas hydrophila e Staphylococcus aureus sob diferentes condições de cultivo. Tese (Doutorado em Ciência dos Alimentos) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2008.
  18. ↑ STEWART PS, COSTERTON JW (July 2001). "Antibiotic resistance of bacteria in biofilms". Lancet. 358 (9276): 135–8
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