مرة أخرى الخميرة الحمراء والعوامل المؤثرة على نموها وإنتاج الصبغة

الوضع التقسيمي

1- قسم: Basidimycota: هذه المجموعة من الخمائر تعرف بالخمائر البازيدية وتتميز بأن جدارها الخلوي يختلف كثيراً في تركيبه عن الخمائر الأسكية التي منها خميرة الخبيز.

2- رتبة:  Cystofilobasidiales

3-  عائلة: Cystofilobaasidiaceae

4-  جنس: Xanthophyllomyces

صفات جنس Xanthophyllomyces

يضـم هـذا الجنس نــوع واحـد معـروف وهي خميـرة    Xanthophyllomyces  dendrorhous. ومنذ فترة قصيرة كانت تسمى Phaffia rhodozyma، ولا زالت تعرف بهذا الاسم في كثير من المراجع ولكن عندي مراسلات مع الـ American Type Culture Collection ATCC تؤكد أن اسمها الآن Xanthophyllomyces  dendrorhous.

 لا توجد في هذه الخمائر هيفا homothallic ، و لا توجد فروع haustorioid، ولكن الجراثيم الكلاميدية قد توجد. يحدث اقتران بين الخلية الأم وبين البرعم مما ينتج عنه holobasidia  اسطوانية تتكون عليها الجراثيم البازيدية (الشكل رقم 1). جدار الخلية يحتوي على سكر الزيلوز، وسكر الرهامنوز Rhamnose، وقد عزلت خمائر هذا الجنس من إفرازات بعض الأشجار. وقد جرت محاولات عديدة لإحداث تزاوج بين سلالات هذه الخميرة بغرض إنتاج هيفات تحتوي خلاياها على نواتين وتكون جراثيم تيليتية، وبذلك تكون أسرع في التكاثر، ولكن هذه المحاولات باءت كلها بالفشل.

المصدر: ncyc.co.uk

 الأهمية الاقتصادية

ولعل أهم ما يميز هذه الخميرة أنها تنتج صبغة لونها أحمر، حتى أنها تسمى الخميرة الحمراء. وقد تمت دراسات مكثفة على هذه الخميرة ونجحت الدراسات في إدخال تعديل وراثي على خميرة Xanthophyllomyces dendrorhous، بحيث تنتج كميات كبيرة من صبغة أستاكسانثين Astaxanthin، وهي صبغة طبيعية تستخدم للتحكم في ألوان أسماك الزينة والقشريات، وطيور الزينة، كما تستخدم أيضاً بشكل واسع في الأغراض الدوائية، ومن أهمي استخداماتها أيضاً إضافتها لعلائق أسماك السلامون ، والدجاج البياض، حيث تكسب أسماك السلامون اللون البرتقالي المحبب للمستهلك كما تكسب صفار البيض اللون الأصفر الجميل. وهناك محاولات الآن لإنتاج هذه الصبغة تجارياَ باستخدام خميرة Xanthophyllomyces dendrorhous، بدلاً من تصنيعها كيماوياً.

وتختلف خميرة Xanthophyllomyces dendrorhous تماماً عن باقي الخمائر المنتجة للصبغات في نقطتين هامتين، الأولى أن هذه الخميرة تخمر سكر الجلوكوز والسكريات الأخرى، والثانية أن هذه الخميرة تصنع بشكل رئيسي صبغة أستاكسانثين كإحدى صبغات الكاروتين. أما باقي أجناس الخمائر المنتجة للصبغات مثل Cryptococcus ،  Rhodotorula،  Rhodosporidium،  Sporidiobolus،   و Sporobolomyces ، فإنها خمائر هوائية إجباراً أي لا تستطيع تخمير السكريات إلى إيثانول وثاني أكسيد كربون، كما أنها تصنع صبغات بيتا-كاروتين، جاما-كاروتين، توريولين Torulene ، و توريلارهودين Torularhodin بشكل رئيسي.

العوامل المؤثرة على النمو وإنتاج الصبغة 

إن العوامل التي تتحدى العلماء في إنتاج صبغة أستاكسانثين من خلال الأنظمة البيولوجية هي انخفاض إنتاج كثير من السلالات وارتفاع تكلفة استخلاص الصبغة من خلايا الخميرة . وقد طبقت محاولات كثيرة على خميرة Xanthophyllomyces dendrorhous ، بغرض زيادة إنتاج الصبغات الكاروتينية .  وقد شملت هذه التطبيقات تحسين في طرق التخمر، وإنتاج طفرات لها قدرة كبيرة على إنتاج الصبغة ، واختيار كيماويات معينة لتضاف إلى بيئة الإنتاج. لقد أوضحت التجارب التي يطلق عليها صبغ الحيوانات Animal-pigmentation بخميرة Xanthophyllomyces dendrorhous ، أنه يمكن الوصول إلى مستويات عالية من صبغة أستاكسانثين، في أسماك السالمون، جراد البحر، التروتة Trout (السلمون المرقط)، وصفار بيض الدجاج . وعلى أية حال فإن هناك عوامل ثابتة ومؤثرة على نمو الخميرة وإنتاج الصبغة نتناولها فيما يلي :

مصدر الكربون Carbon source

أوضحت التجارب أن الجلوكوز والسكروز يعطيان نمو أسرع لخميرة Xanthophyllomyces dendrorhous ، بالمقارنة بباقي مصادر الكربون، وذلك كما يتضح من الجدول رقم ( 7-3). وقد وجد العلماء أن السلوبيوز يدعم إنتاج صبغة أستاكسانثين، بدرجة كبيرة، حيث وصل تركيز هذه الصبغة إلى 652 ميكروجرام/جرام من خلايا الخميرة على أساس الوزن الجاف. كما وجد أيضاً أن بعض السكريات الثنائية الأخرى  (المالتوز والسكروز) بالإضافة إلى المانيتول والزيلوز وأملاح حامض السكسينيك ، تدعم إنتاج صبغة أستاكسانثين .

جدول (7-3) تأثير مصادر الكربون على إنتاج صبغة أستاكسانثين بواسطة خميرة Xanthophyllomyces dendrorhous

 نكمل بقية العوامل في مقال قادم إن شاء الله