اثر روش‌هاي مختلف تثبيت سويه بر توليد پروتئاز آئروموناس هيدروفيلا MSB16

Effects of Different Strain Immobilization Methods on Protease Production of Aeromonas Hydrophila MSB16

مقدمه: تثبيت سويه‌هاي ميكروبي داراي مزايايي مانند قابليت تكرار و هزينة كمتر بازيافت سويه در فرايند تخمير است. هدف از اين مطالعه، بررسي اثر تثبيت سوية آئروموناس هيدروفيلا MSB16 بر توانايي توليد پروتئاز آن بود. مواد و روشها: بهترين روش تثبيت سوية MSB16، از ميان 5 روش مختلف و با استفاده از پليمرهاي آلژينات، آلژينات - پلي وينيل الكل، آلژينات - پلي وينيل الكل - كربنات كلسيم، آلژينات - نانوذرة گاما آلومينيوم اكسيد و همچنين كربوكسي متيل سلولز انتخاب شد. مبناي انتخاب بهترين روش تثبيت، ميزان توليد پروتئاز سوية تثبيت‌شده در مقايسه با سوية تثبيت‌نشده به‌صورت مطالعة يك فاكتور در يك زمان است. سپس فاكتورهاي مؤثر در روش تثبيت انتخاب‌شده، با استفاده از روش‌شناسي سطح پاسخ، بهينه‌سازي شدند. آناليز داده‌هاي مربوط به روش‌شناسي سطح پاسخ با استفاده از نرم‌افزار Design Expert 11 و آزمون تحليل واريانس بررسي شد. نتايج: براساس نتايج روش‌شناسي سطح پاسخ، بالاترين ميزان توليد پروتئاز توسط سوية تثبيت‌شده، در پليمر حاوي 3 درصد آلژينات - 3 درصد پلي وينيل الكل - 3 درصد كربنات كلسيم به دست آمد (U/mL 32/205). مدل درجه دوم به‌دست‌آمده، براساس مقدار F (59/25) و مقدار p (0001/0>) ازنظر آماري معنادار بود. بالابودن ضريب تشخيص (9584/0) و معنادارنبودن تست عدم برازش (7818/0) صحت مدل را تأييد مي‌كرد. توليد پروتئاز تحت‌تأثير غلظت كربنات كلسيم و پلي وينيل الكل قرار مي‌گرفت و با غلظت كربنات كلسيم رابطة معكوس داشت. بحث و نتيجهگيري: بهينه‌سازي آماري عوامل مؤثر بر تثبيت سوية MSB16 به روش آلژينات - پلي وينيل الكل - كربنات كلسيم به افزايش 13/2 برابري توليد پروتئاز نسبت به سلول‌هاي ميكروبي آزاد و تثبيت‌نشده منجر شد.

Introduction: Microbial strain immobilization has some benefits like the repeatability and cost-effectiveness of strain recovery in the fermentation process. The present study aimed to investigate the effects of Aeromonas hydrophila MSB16 immobilization on its protease production. Materials and Methods: The best method for immobilizing MSB16 was selected using five different polymers including alginate, alginate-polyvinyl alcohol, alginate-polyvinyl alcohol-calcium carbonate, alginate-γ-Al2O3 nanoparticles, and carboxymethylcellulose. The best immobilization method was selected based on the ability of protease production of immobilized cells through the one-factor-at-a-time approach. Then, the selected method was optimized using the surface response methodology (RSM). Finally, the data were analyzed by Design Expert 11 software and the analysis of variance. Results: According to the results of RSM, the immobilized strain in a polymer containing 3% alginate - 3% polyvinyl alcohol - 3% calcium carbonate showed the highest protease production (205/32 U/mL). The second-order model was statistically significant based on the F-values ​​(25.95) and p-values (0.0001). The high determination coefficient (0.9584) and the non-significance lack of fit (0.7818) confirmed the accuracy of the model. The MSB16 protease production was affected by calcium carbonate and polyvinyl alcohol concentrations and had an inverse relationship with calcium carbonate. Discussion and Conclusion: The statistical optimization of the MSB16 immobilization method led to a 2.13-fold increase in its protease production than the free cells.