Кіріспе
Aspergillus niger – Aspergillus тұқымдасының Nigri бөліміне жататын саңырауқұлақ түрі. Aspergillus туысы – топырақ пен судың ішінде, өсімдіктерде, фекалияларда, ыдырайтын заттарда және ауада кездесетін кең таралған саңырауқұлақтардан тұрады. Осы туысқа жататын түрлер тез өседі және өскіндер шыққаннан кейін бірнеше күн ішінде спора түзе алады. A. niger-дің өте қышқыл ортаға төзімділігі лимон қышқылын өнеркәсіптік өндіруде маңызды рөл атқарады. A. niger жүзім, құраға, пияз және жержаңғақ сияқты жемістер мен көкөністерде "қара көбелек" ауруын тудырады және тағамдардың жиі кездесетін ластанушысы болып табылады. Ол топырақта кең таралған және әдетте үй ішінде кездеседі, онда оның қара түсті колонияларын Stachybotrys (оның түрлері де "қара саңырауқұлақ" деп аталады) колонияларымен шатастыруға болады. А. niger АҚШ-тың Тамақ және Дәрі-дәрмек басқармасы тарапынан тағам өндірісінде қолдануға қауіпсіз деп танылған (GRAS) деп жіктеледі, бірақ бұл микроорганизм адам денсаулығына зиян келтіретін уларды өндіре алады. 2004 жылы Самсон және авторлар морфологиялық жағынан ұқсас бірнеше түрлерді сипаттады. Бұл АҚШ Фармакопеясы мен Еуропалық Фармакопеяны жаңартуға себеп болды, олар осы штаммды фармацевтикалық өнеркәсіпте жиі қолданады.
Aspergillus niger is a mold classified within the Nigri section of the Aspergillus genus. The Aspergillus genus consists of common molds found throughout the environment within soil and water, on vegetation, in fecal matter, on decomposing matter, and suspended in the air. Species within this genus often grow quickly and can sporulate within a few days of germination. A. niger's capability to withstand extremely acidic conditions makes it especially important to the industrial production of citric acid. A. niger causes a disease known as "black mold" on certain fruits and vegetables such as grapes, apricots, onions, and peanuts, and is a common contaminant of food. It is ubiquitous in soil and is commonly found in indoor environments, where its black colonies can be confused with those of Stachybotrys (species of which have also been called "black mold"). A. niger is classified as Generally Recognized as Safe (GRAS) by the US Food and Drug Administration for use in food production, although the microbe is capable of producing toxins that affect human health. In 2004, a number of morphologically similar species were described by Samson et al.). This required an update to the U. S. Pharmacopoeia and the European Pharmacopoeia, which commonly use this strain throughout the pharmaceutical industry.
Өсіру
А. нигер – қатаң аэроб, сондықтан оның өсуі үшін оттегі қажет. Саңырауқұлақ кең ауқымды орта жағдайында өсе алады; ол 6-дан 47 °C-қа дейін температурада өсе алады. Мезофил ретінде оның оңтайлы температурасы 35-37 °C аралығында. ДНК-да 10 785 ген бар, олар транскрипцияланып, 10 593 белокқа аударылады. А. niger ATCC 1015 геномын басқа институттармен бірлесіп, Joint Genome Institute секвенирледі. Толыққан тізбектер гомологты гендерді және саңырауқұлақтың метаболизміне, әсіресе моносахаридтердің катаболизміне қатысты жолдарды анықтау үшін пайдаланылды. А. нигердің қоршаған ортадағы көміртегі көздеріне және басқа да қоректік заттарға байланысты метаболизмін өзгерте алу қабілеті микроорганизмнің тірі қалуына және барлық экожүйелерде кездесуіне мүмкіндік береді. А. нигердің толық секвенирленген геномын пайдалана отырып, барлық саңырауқұлақтар үшін осы механизмдерді зерттеу бойынша қосымша зерттеулер жүргізілуде. SSF (қатты субстратты ферментация) микроорганизмдерді өсіру үшін қоректік заттармен және минималды ылғалдылықпен қамтамасыз етілген қатты субстратты қолданады. Азот және көміртегі сияқты қоректік заттар ауыл шаруашылығының қалдықтарынан, мысалы, бидай кебегінен, қант пульпасынан, күріш қабығынан және жүгері ұнынан алынады. SSF микробактериялық өнімдердің жоғары өнімділігін қамтамасыз етеді және ауыл шаруашылығының қалдықтарын пайдалану арқасында SmF-қа (сұйық субстратты ферментация) қарағанда тиімдірек. SSF көбінесе SmF-дан артық қолданылады. А. нигердің әртүрлі штамдары лимон қышқылының (E330) және глюкон қышқылының (E574) өнеркәсіптік өндірісінде қолданылады; сондықтан олар Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымымен күнделікті тұтынуға қауіпсіз деп танылды. А. нигердің ферментациясы АҚШ Тамақ және дәрі-дәрмек басқармасы тарапынан Федералды азық-түлік, дәрі-дәрмек және косметика туралы заңға сәйкес "жалпыға қауіпсіз деп танылды" (GRAS). А. нигер сонымен қатар табиғи азық-түлік сапасындағы пигменттердің жаңа әлеуетті көзі ретінде қарастырылуда. Лимон қышқылын (ЛҚ) өндіру үшін А. нигер штаммдары қант пен минералды тұздардың жоғары концентрациясы және 2,5-3,5 рН қышқылдық ортасы бар қоректік заттарға бай ортада өсіріледі. Көптеген микроорганизмдер ЛҚ өндіреді, бірақ Aspergillus niger жылына 1 миллион тоннадан астам ЛҚ өндіреді. ЛҚ микроорганизмдердің өсуін бақылау, тамақ және сусындардың дәмін жақсарту, қышқылдықты реттеу, фармацевтика және т.б. сияқты салаларда кеңінен қолданылады. А. нигер қоршаған ортадан қоректік заттар алу үшін биополимерлердің катаболизміне қатысатын көптеген пайдалы ферменттерді өндіреді. Өнеркәсіптік мақсаттар үшін нақты ферменттердің өндірісін арттыруға болады. А. нигер биотехнология индустриясында биологиялық макромолекулалардың магниттік изотоптарды қамтитын варианттарын өндіру үшін ЯМР талдауында қолданылады. Aspergillus niger сонымен қатар β-D глюкозаға жоғары сәйкес келетін глюкоза оксидаза ферментін алу үшін өсіріледі, бұл глюкоза биосенсорларын жасау үшін қолданылады. Азық-түлік өнеркәсібінде А. нигер фруктоолигосахаридтер (FOS) өндіру үшін фруктозилтрансфераза ферментін бөліп алу үшін өсіріледі. FOS ішектегі патогенді микроорганизмдердің өсуін баяулататын қабілетіне байланысты калориясы аз және функционалдық тағамдарды өндіруде қолданылады. Бұл тағамдар басқа да денсаулыққа пайдалы қасиеттермен қатар пребиотикалық талшыққа да ие. А. нигер фруктозилтрансфераза ферментін өндіретін жалғыз организм емес, бірақ ол оны өнеркәсіптік өндіріске қолайлы деңгейде өндіреді. Aspergillus niger алтын, күміс, мыс, темір және мырышпен цианометалл кешендерін қамтитын алтын өндіру ерітінділерінде өсе алады. Саңырауқұлақ ауыр металл сульфидтерін ерітуге де қатысады. А. нигер мыс пен марганецті биосорбциялау арқылы қышқыл шахта ағындарын тазарта алады.
Уыттылық
A. niger кең ауқымды екіншілік метаболиттерді өндіреді, олардың кейбіреуі микотоксиндер, ократоксиндер, мысалы, ократоксин А. A. niger сияқты жіп тәрізді саңырауқұлақтармен жүзім мен жүзімнен жасалған өнімдердің ластануы жиі кездеседі, нәтижесінде ократоксин А (OTA) ластануына әкеледі. Клиникалық маңызы бар микотоксин – OTA адам тінінде жиналып, түрлі ауыр денсаулық проблемаларын тудыруы мүмкін. OTA улануының ықтимал салдары – бүйрек зақымдануы, бүйрек жеткіліксіздігі және қатерлі ісіктер. Алайда, АҚШ Тамақ және дәрі-дәрмек басқармасы (FDA) Еуроодақтан (EU) айырмашылығы, азық-түліктегі OTA-ның рұқсат етілген ең жоғары деңгейін белгілемеген, ал Еуроодақ түрлі азық-түлік тауарлары үшін мұндай деңгейлерді белгілеген.
Өсімдік патогені
Aspergillus niger кейбір бұршақтар, жемістер және көкөністерде, мысалы, арахис, жүзім және пияз сияқты қара саңырауқұлақ инфекциясын тудыруы мүмкін, бұл саңырауқұлақтың тағамды жиі ластауына әкеледі. Бұл жіпшелі аскомицет pH, ылғал және температура өзгерістеріне төзімді және белгілі бір температура диапазонында жақсы өседі. Осы қасиеттері А. niger инфекцияларын жеміс-көкөністердің егіннен кейінгі шіруінің жиі себебіне айналдырады, бұл азық-түлік өнеркәсібінде елеулі экономикалық зиянға әкелуі мүмкін. Өсімдіктерде А. niger жұқпасы тұқымның өну қабілетін, көшеттердің шығуын, тамырлардың және сабаулардың өсуін төмендетуі мүмкін, нәтижесінде өсімдік піспей жаралады. А. niger кең таралғандықтан, оның споралары адамдардың қоршаған ортадан дем алуымен бірге организмге түседі. Аспергиллез инфекциясы көбінесе иммундық жүйесі әлсіреген немесе астма және кілегейлі фиброз сияқты өкпе аурулары бар адамдарда кездеседі. Құлақ арнасының беткі саңырауқұлақтық инфекциясы – отомикоз – А. niger сияқты Aspergillus саңырауқұлақтарының өсуінен туындауы мүмкін. А. niger тудырған отомикоз көбінесе құлақ арнасының сыртқы тері қабығына механикалық зақым келтірумен байланысты және тропикалық климатта тұратын науқастарда жиі кездеседі.