Levāna molmasa un tās modificēšanas iespējas

   Z. mobilis producētā levāna molekulmasa ir apmēram 107 Da [John et al. 1991], taču izmantojot dažādi imobilizētu fermentu levānsaharāze, baktērijas, kas sintezē levānu (Z. mobilis, kā arī Pseudomonas, Gluconobacter, Streptococcus, Acetobacter , Bacillus, Aerobacter ģints baktērijas) var iegūt levānu ar atšķirīgām molmasām. Tas ir būtiski, jo levānam ar atšķirīgām molmasām var būt dāžāds pielietojums, atšķirīga efektivitāte biomedicīnā, piemēram, audzēju šūnu iznīcināšanā [Calazans et al. 2000], kā arī dažādo īpašību izmantošana pārtikas rūpniecībā.
   Augstu molekulmasu (110 - 2 000 kDa) ietver aptuveni 75 % no levāna masas [Linde et al. 1996]. Ir izpētīts, ka izmantojot uz titāna aktivēta magnetīta virsmas imobilizētu fermentu un ar toluolu permebilizētas veselas šūnas, var iegūt levānu ar mazāku molmasu (2 - 3 x 106 Da) nekā izmantojot attīrītu levānsaharāzi. Ar attīrītu levānsaharāzi var iegūt levānu, kura molmasa ir lielāka kā 6x106 Da. Iespējamais iemesls tam varētu būt tāds, ka levāna sintēzē permebilizētās šūnas un imobilizētais ferments sliktāk saistās ar levāna ķēdi nekā attīrīta levānsaharāze [Jang et al. 2001]. Šis atklājums gan ir pretrunā ar levāna sintēzes rezultātiem, izmantojot imobilizētu levānsaharāzi, kas iegūta no Bacillus subtilis. Šajā gadījumā levāns tika iegūts ar lielu molekulmasu lielos daudzumos, izmantojot uz hidroksiapatīta imobilizētu levānsaharāzi [Chambert & Retit-Glatron 1993].    Izmantojot attīrītu levānsaharāzi, levāna polimerizācijas pakāpe lielā mērā ir atkarīga no reakcijas temperatūras [Tanaka et al. 1979; Yanase et al. 1992]. Pie zemām temperatūrām kā 4 un 10º C, levānsaharāzes transfruktolizācija notiek daudz vieglāk nekā saharozes hidrolīze, bet hidrolīzes reakcijas daudz labāk notiek pie augstākām temperatūrām kā 30 un 40º C. Noteiktā molekulmasa levānam, kas veidojās pie 4, 20 un 30º C bija attiecīgi 7 x 106, 7 x 106 un 3 x 106. Tātad polimerizācijas lielums un levāna iznākums pie 30º C ir zemāks nekā pie 4º C. Līdzīgi novērojumi ir iegūti ar imobilizētu levānsaharāzi un ar toluolu permebilizētām šūnām. Levāna iznākums divos mēģinājumos pie 30 - 37º C bija divas līdz trīs reizes augstāks nekā izmantojot brīvo levānsaharāzi. Tātad levāna ražošana ar zemu molekulmasu, bet ar augstāku iznākumu, var tikt sasniegta izmantojot imobilizētu levānsaharāzi un veselas ar toluolu permebilizētas šūnas Jang et al. 2001 .
   Arī levāna sintēze ar Bacillus subtilis levānsaharāzi notiek daudz vieglāk pie zemākām temperatūrām, nekā istabas temperatūrā Yanase et al. 1992 . Tanaka (1980) raksta, ka levāna sintēzē ar B. subtilis spirtu klātbūtnē tika iegūts levāns tikai ar augstu molmasu, kamēr augstā jonu koncentrācijas klātbūtnē tika iegūts levāns tikai ar zemu molmasu [Tanaka et al. 1980]. Ammar et al. (2002) raksta, ka var iegūt termostabilu levānsaharāzi no Bacillus sp. TH4-2, no kuras savukārt tiek iegūts lielmolekulārs levāns. Interesanti ir tas, ka augstas molmasas levāns tiek iegūts pie pH 6 un 50º C temperatūras [Ammar et al. 2002].
   Tātad var secināt, ka levāna ražošanā var kontrolēt tā molmasu, izmantojot dažādus levānsaharāzes preparātus - imobilizētu levānsaharāzi, attīrītu levānsaharāzi un ar toluolu permebilizētas veselas šūnas, kā arī mainot reakcijas apstākļus, tomēr pretrunīgie rezultāti dažādiem autoriem norāda, ka šis molmasas kontroles mehānisms nav pilnība izpētīts. Bez tam, dažādiem mikroorganismiem reakcijas parametru ietekme uz levāna molmasu var būt atšķirīga.
2. att. Levāna, iegūta ar divām dažādām metodēm, gēlhromatogrāfijas profils uz Sephacryl S-400 HR gēlu, kā eluentu lietojot 0.1 M NaCl šķīdumu dest. H2O [Krafts 2003].