การผลิตเอนไซม์ลีแวนซูเครสจากการเลี้ยงเชื้อ Bacillus siamensis KKSB4 และ Bacillus velezensis KKSB6 แบบกะป้อน
คำสำคัญ:
ลีแวน , ลีแวนซูเครส , Bacillus siamensis , Bacillus velezensisบทคัดย่อ
วัตถุประสงค์และที่มา : ลีแวนเป็นโฮโมโพลีเมอร์ของฟรุกโตสจากธรรมชาติทั้งพืชและจุลินทรีย์ โครงสร้างลีแวนประกอบด้วยหมู่ D-fructofuranosyl ที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะ β-(2, 6) และมีหมู่ D-glucosyl ที่ปลายสายโซ่ เป็นโพลิเมอร์ที่มีประโยชน์ในอุตสาหกรรมอาหาร เภสัชกรรม เครื่องสำอาง และเชิงพาณิชย์ ลีแวนผลิตได้จากกิจกรรมเอนไซม์ลีแวนซูเครส โดยมีน้ำตาลซูโครสเป็นสารตั้งต้น Bacillus siamensis KKSB4 และ Bacillus velezensis KKSB6 ที่แยกได้จากถั่วเหลืองหมักและสามารถผลิตลีแวนได้ด้วยการทำงานของลีแวนซูเครส นำมาศึกษาการเจริญ ปริมาณน้ำตาลซูโครสที่เหมาะสม และการเลี้ยงเชื้อแบบกะป้อนเพื่อการเจริญและการผลิตเอนไซม์ลีแวนซูเครสที่ดี
วิธีดำเนินการวิจัย : การเพาะเลี้ยงแบคทีเรีย B. siamensis KKSB4 และ B. velezensis KKSB6 ในสภาวะต่างๆ ที่เหมาะสมสำหรับการเจริญ และการผลิตเอนไซม์ โดยศึกษาชนิดของอาหารเลี้ยงเชื้อ อุณหภูมิ ค่าพีเอชเริ่มต้น และแหล่งคาร์บอนหลัก (ซูโครส) โดยวัดค่ากิจกรรมของเอนไซม์ลีแวนซูเครสด้วยวิธี dinitrosalicylic acid (DNS) วัดค่า OD600 นาโนเมตรสำหรับการเจริญ และวัดค่าปริมาณน้ำตาลซูโครสที่เหลืออยู่ นอกจากนี้ศึกษาสภาวะการเลี้ยงเชื้อแบบกะป้อน โดยเติมอาหารเลี้ยงเชื้อ หรือเติมน้ำตาล หรือเติมอาหารเลี้ยงเชื้อที่มีน้ำตาล ในระหว่างการเพาะเลี้ยงแบคทีเรีย
ผลการวิจัย : สภาวะที่เหมาะสมต่อการเจริญและกิจกรรมเอนไซม์ลีแวนซูเครสของ B. siamensis KKSB4 และ B. velezensis KKSB6 คือเพาะเลี้ยงในอาหาร Luria-Bertani (LB) ที่อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส, พีเอชเริ่มต้น 7 โดยมีปริมาณน้ำตาลซูโครสที่เหมาะสมเท่ากับ 30 กรัมต่อลิตร และ 20 กรัมต่อลิตร ตามลำดับ เมื่อศึกษาการเพาะเลี้ยงแบบกะป้อนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตเอนไซม์ พบว่า B. siamensis KKSB4 มีกิจกรรมของเอนไซม์สูงที่สุดเมื่อมีการเติมอาหารเลี้ยงเชื้อ LB ที่เวลา 24 และ 48 ชั่วโมง ของการเลี้ยงเชื้อ ในขณะที่ B. velezensis KKSB6 มีกิจกรรมของเอนไซม์สูงในสภาวะที่มีการเติมอาหาร LB ที่มีน้ำตาลซูโครสที่เวลา 24 และ 48 ชั่วโมง
สรุปผลการวิจัย : B. siamensis KKSB4 และ B. velezensis KKSB6 สามารถผลิตเอนไซม์ลีแวนซูเครสได้ มีค่ากิจกรรมเอนไซม์เท่ากับ 5.06 และ 4.03 ยูนิตต่อมิลลิลิตร ตามลำดับ การเลี้ยงเชื้อแบบกะป้อนของ B. siamensis KKSB4 เพื่อผลิตเอนไซม์ได้ดีในสภาวะอาหารที่มีน้ำตาล 30 กรัมต่อลิตร และเติมอาหารเลี้ยงเชื้อที่เวลา 24 และ 48 ชั่วโมงของการเลี้ยงเชื้อ ในขณะที่ B. velezensis KKSB6 มีสภาวะการเลี้ยงเชื้อต่อการผลิตเอนไซม์ในสภาวะที่มีน้ำตาลเริ่มต้น 10 กรัมต่อลิตร และเติมอาหารที่มีน้ำตาล 10 กรัมต่อลิตร ในระหว่างการเลี้ยงเชื้อ
References
Ahmed, F. A. F., Doaa, A. R. M., & Mona, A. T. E. (2005). Production of levansucrase from Bacillus subtilis NRC 33a and enzymic synthesis of levan and fructo-oligosaccharides. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 51, 402-407.
Davami, F., Eghbalpour, F., Nematollahi, L., Barkhordari, F., & Mahboudi, F. (2015). Effects of peptone supplementation in different culture media on growth, metabolic pathway and productivity of CHO DG44 Cells; a new insight into amino acid profiles. Iranian Biomedical Journal, 19(4), 194-205.
Ebru, T., Lázaro, H., & Joan, C. (2016). Review of levan polysaccharide: from a century of past experiences to future prospects. Biotechnology Advances, 5 (34), 827-844.
Esawy, M. A., Amer, H., Gamal-Eldeen, A. M., El Enshasy, H. A., Helmy, W. A., Abo-Zeid, M. A. M., Malek, R., Ahmed, E. F., & Awad, G. E. A. (2013). Scaling up, characterization of levan and its inhibitory role in carcinogenesis initiation stage. Carbohydrate Polymers, 95, 578-587.
Gauvry, E., Mathot, A. G., Couvert, O., Leguerinel, I., & Coroller, L. (2021). Effects of temperature, pH and water activity on the growth and the sporulation abilities of Bacillus subtilis BSB1. International Journal of Food Microbiology, 337, 108915.
Hernández, L., Arrieta, J., Betancourt, L., Falcón, V., Madrazo, J., & Coego, A. (1999). Levansucrase from Acetobacter diazotrophicus SRT4 is secreted via periplasm by a signal-peptide-dependent pathway. Current Microbiology, 39 (3), 146-152.
Marta, D., Agnieszka, L., Anna, J., Marek, W., Robert, P., & Marcin, L. (2019). Fermentation parameters and conditions affecting levan production and its potential applications in cosmetics. Bioorganic Chemistry, 93, 102787.
Min, X., Lixia, Z., Fangkun, Z., Jingyue, W., Bo, Z., Zhijiang, Z.&, Ye H. (2021). Cloning and expression of levansucrase gene of Bacillus velezensis BM-2 and enzymatic synthesis of levan. Processes, 9 (2), 317.
Natthiwut, T. (2021). A study of biological properties of prebiotic (levan)-producing Bacillus siamensis and skin-affecting condition for potential application in cosmetics. Burapha University.
Pongtorn, P., Nattapong, T., Tanawat, R., Nuttinee, T., Gary, A, L., & Witawat, J. (2022). Characterization of levansucrase produced by novel Bacillus siamensis and optimization of culture condition for levan biosynthesis. Heliyon, 12.
Rapala, S., Chinta, H, S, S, S, R., Gudimalla, S., Janaki, R, M., & Kiran B, U., (2015). Review on production, characterization and applications of microbial levan. Carbohydrate Polymers, 120, 102-114.
Tomé, D. (2021). Yeast extracts: nutritional and flavoring food ingredients. ACS Food science and technology, 4, 487-494.
Xu, M., Zhang, L., Zhao, F., Wang, J., Zhao, B., Zhou, Z., & Han, Y. (2021). Cloning and expression of levansucrase gene of Bacillus velezensis BM-2 and enzymatic synthesis of levan. Processes, 9(2), 317.
Yanyan, G., Jiayi, Z., Jun, F., Mingfeng, C., Weixia, G., Yufen, Q., Yulei, D., Yi, W., Shufang, W., & Cunjiang, S. (2017). Improvement of levan production in Bacillus amyloliquefaciens through metabolic optimization of regulatory elements. Applied Microbiology and Biotechnology, 101, 4163-4174.
Yuensuk, S. (2021) Isolation of fructan – levan producing bacteria from fermented soybean. Research report, Khon Kaen University, Khon Kaen. (in Thai)
Downloads
เผยแพร่แล้ว
How to Cite
ฉบับ
บท
License
Copyright (c) 2024 คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยบูรพา
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Burapha Science Journal is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0) licence, unless otherwise stated. Please read our Policies page for more information
