بهینه سازی محیط کشت اقتصادی و شرایط تولید آنزیم فیتاز توسط سویه باسیلوس سابتیلیس بومی در مقیاس بیوراکتور آزمایشگاهی
- سال انتشار: 1396
- محل انتشار: سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی
- کد COI اختصاصی: R-1090136
- زبان مقاله: فارسی
- تعداد مشاهده: 315
نویسندگان
چکیده
آنزیم های فیتاز قابلیت دفسفریلاسیون مرحله ای فیتات، فراوان ترین اینوزیتول فسفات در طبیعت را دارند و در نتیجه موجب از بین رفتن خصوصیات ضدتعذیه ای آن در رژیم غذایی انسان و حیوانات می شوند. در این تحقیق ابتدا حدود 70 جدایه میکروبی از نظر مقدار تولید آنزیم فیتاز به روش تخمیر غوطه وری بررسی و غربال شدند. پس از انتخاب جدایه K46b، به عنوان تولید کننده بیشترین مقدار آنزیم فیتاز (U/mL 952/1)، شناسایی مولکولی آن با استفاده از توالی 16s rRNA انجام گرفت. توالی 16s rRNA جدایه K46b با توالی های موجود در بانک ژنی NCBI مقایسه شد و با توجه به شباهت بسیار بالا (بیشتر از 95 %) با جنس باسیلوس، به عنوان باسیلوس سابتیلیس K46b ثبت شد. سپس فعالیت کاتالیتیکی آن به روش سطح پاسخ و با استفاده از طرح مرکب مرکزی بهینه سازی شد. فعالیت آنزیم فیتاز تحت شرایط بهینه دمای ºC 5/56، pH 30/7 و غلظت فیتات سدیم 05/2 میلی مولار، U/mL 627/4 بود که در مقایسه با شرایط غربال گری حدود 137 % افزایش نشان داد. همچنین آنزیم فیتاز در محدوده وسیعی از درجه حرارت (ºC 47-68)، pH (3/6-0/8) و فیتات سدیم (04/1-50/2 میلی مولار)، 60-73 % از فعالیت بهینه خود را نشان می داد. این آنزیم مقاومت حرارتی بسیار خوبی داشت و پس از 2 ساعت نگهداری در دمای ºC 60، 60 % از فعالیت اولیه خود را حفظ کرد. همچنین در گستره وسیعی از pH (6-10) بسیار پایدار بود و پس از 24 ساعت 85-100 % فعالیت اولیه خود را حفظ کرد. بهینه سازی تولید آنزیم فیتاز در مقیاس ارلن در ابتدا به روش یک عامل در هر زمان و پس از مشخص شدن بهترین پسماندهای کشاورزی و صنایع غذایی به عنوان منابع جایگزین کربنی، نیتروژنی و اسید فیتیک به روش سطح پاسخ انجام شد. نتایج روش بهینه سازی یک عامل در هر زمان نشان داد که فسفات غیرآلی تاثیر بازدارندگی زیادی بر تولید آنزیم فیتاز داشت و دمای ºC 30، مدت زمان تخمیر 48 ساعت، کنجاله سویا و ملاس نیشکر بیشترین تاثیر بر تولید آنزیم فیتاز داشت. نتایج روش بهینه سازی سطح پاسخ نشان داد که تحت شرایط بهینه دمای ºC 30، 11/0 % یون کلسیم، 23/2 % کنجاله سویا، حدود 10 % ملاس نیشکر، 170 دور بر دقیقه و پس از 39 ساعت تخمیر، U/mL 562/56 بود که در مقایسه با محیط کشت پایه بیش از 27 برابر افزایش یافت. همچنین آنزیم فیتاز به خوبی توانست اسید فیتیک موجود در کنجاله سویا و سبوس گندم را هیدرولیز کرده و مقدار فسفات غیرآلی آنها را همزمان افزایش دهد. هر چند که افزایش مقیاس در بیوراکتور 5/1 لیتری موجب کاهش راندمان تولید آنزیم فیتاز (U/mL 567/43) نسبت به مقیاس ارلن شد ولی بهره وری آن در بیوراکتور (U/mL/h 63/3) در مقایسه با کشت ارلن در مرحله غربالی (U/mL/h 04/0) بیش از 88 برابر افزایش نشان داد. با توجه به pH قلیایی فعالیت آنزیم، پایداری حرارتی خوب و پایداری در گستره وسیعی از pH و قابلیت استفاده از کنجاله سویا و ملاس نیشکر به عنوان سوبستراهای ارزان قیمت، آنزیم فیتاز باسیلوس سابتیلیس K46b می تواند به صورت یک جایگزین بالقوه آنزیم های فیتاز تجاری در صنایع مواد غذایی، خوراک دام، طیور و آبزیان و کاهش آلودگی محیط زیست در نظر گرفته شود.واژه های کلیدی: بهینه سازی؛ ویژگی های کاتالیتیکی؛ آنزیم فیتاز؛ باسیلوس سابتیلیس؛ تخمیر غوطه وری؛ پسماندهای کشاورزیکلیدواژه ها
اطلاعات بیشتر در مورد COI
COI مخفف عبارت CIVILICA Object Identifier به معنی شناسه سیویلیکا برای اسناد است. COI کدی است که مطابق محل انتشار، به مقالات کنفرانسها و ژورنالهای داخل کشور به هنگام نمایه سازی بر روی پایگاه استنادی سیویلیکا اختصاص می یابد.
کد COI به مفهوم کد ملی اسناد نمایه شده در سیویلیکا است و کدی یکتا و ثابت است و به همین دلیل همواره قابلیت استناد و پیگیری دارد.