بهينه سازي توليد آنزيم كراتيناز توسط جدايه بومي Bacillus sp FUM 120 به روش تك متغيره

Optimization of keratinase production by a native isolate, Bacillus sp. FUM120, using one factor at a time methodology

امروزه با توجه به كاربرد گسترده آنزيم كراتيناز در صنايع مختلف از جمله خوراك دام، صنعت چرم، تصفيه فاضلاب، پزشكي و داروسازي تقاضا براي اين آنزيم با كاربرد صنعتي رو به افزايش است. در پژوهش حاضر توليد آنزيم كراتيناز در جدايه FUM120 كراتينوليتيك، جدا شده از مرغداري هاي اطراف مشهد مورد بررسي و بهينه‌سازي قرارگرفت. با استفاده از سوبستراي آزوكراتين، مشخص گرديد كه اين باكتري در ساعت 72 رشد خود با U/ml 49/965 بيشترين ميزان توليد خود را دارا مي‌باشد. سپس بهينه سازي تك متغيره پارامترهاي دما، pH، غلظت سوبسترا، منابع كربن و نيتروژن اضافه، ميزان تلقيح و هوادهي به منظور افزايش توليد آنزيم كراتيناز انجام گرفت و مشخص گرديد 10/5:pH و غلظت 0/6 درصد آمونيوم كلريد به‌عنوان منبع نيتروژن اضافه در دماي C◦ 37 تاثير قابل توجهي در افزايش فعاليت كراتينوليتيكي دارند و باعث افزايش بيش از 2 برابر توليد آنزيم گرديدند. همچنين باكتري بدون نياز به منبع كربن اضافه با ميزان هوادهي 50٪ قادر به توليد مقادير بالايي از آنزيم بود. در نهايت توليد آنزيم به U/ml 117/45 واحد آنزيمي رسيد و افزايش 2/34 برابري را نسبت به ابتداي بهينه سازي نشان داد. با بررسي خصوصيات مورفولوژيكي و توالي ژن 16S rRNA مشخص گرديد، جدايه FUM120 متعلق به جنس باسيلوس مي باشد و 100٪ مشابه سويه Bacillus pumillus ATCC 7061 ميباشد.

Nowadays, demand for Keratinase enzyme with the industrial application is increasing due to the extensive use of this enzyme in various fields including, animal feed, leather industry, water treatment, medicine, and pharmacy. In the present study, Keratinase production was examined and optimized in FUM120 Keratinolytic strain isolated from a poultry farm in Mashhad. Using of Azokeratin substrate, it was determined that the isolate produces the most in the 72th hours of its growth with the amount of 49.965 U/ml. Then, In order to increase the production of keratinase, the single-variable optimization of parameters, temperature, pH, substrate concentration, extra carbon and nitrogen sources, inoculum size and aeration rates were done and it was determined that pH:10.5 and 0.6% concentration of ammonium chloride, as an additional source of nitrogen, at 37 °C had a significant effect on keratinolytic activity and increased the enzyme production by more than 2 times. In addition, the isolate was able to produce the high level of enzyme in the presence of 50% aeration without addition of carbon source . Finally, enzyme production reached to 117/45 U/ml and the enzyme unit showed an increase of 2.34 fold compared to the beginning of the optimization. The morphological studies and the gene sequence of 16SrRNA determined that FUM120 belongs to the genus Bacillus and shows 100 % similarity to Bacillus pumilus ATCC 7061.