بهينه سازي توليد ميكروبي صمغ زانتان توسط زانتاموناس كمپستريس با استفاده از نشاسته هيدروليز شده

Optimization of microbial production of xanthan gum by the bacterium Xanthamonas campestris using the hydrolyzed starch

مقدمه: در توليد فرآورده‌هاي زيستي با ارزش افزوده پايين، هزينه سوبسترا سهم زيادي از قيمت تمام شده محصول را تشكيل مي‌دهد؛ بنابراين، انتخاب يك سوبستراي ارزان قيمت كه داراي بازده بالايي از محصول باشد، مي‌تواند قيمت تمام شده محصول را تا حد زيادي كاهش دهد. نشاسته به عنوان يكي از منابع كربن فراوان و ارزان قيمت مي‌تواند سوبستراي مناسبي براي توليد صمغ زانتان باشد. تاكنون در بيشتر تحقيقات انجام شده بر روي توليد ميكروبي صمغ زانتان، از گلوكز به عنوان سوبستراي اصلي استفاده شده است. مواد و روش‏‏ها: در اين تحقيق، توليد ميكروبي صمغ زانتان توسط باكتري زانتاموناس كمپستريس PTCC 1473 ‏با استفاده از نشاسته هيدروليز شده بررسي شده است. دو عامل زمان و غلظت منبع كربن (نشاسته هيدروليز شده) با استفاده از روش تحليل آماري سطح رويه پاسخ- طراحي تركيبي مركزي (RSM- CCD) بهينه شده است. هر دو عوامل موثر بر توليد زانتان از سوبستراي نشاسته هيدروليز شده ‏شناخته شدند. نتايج: بر اساس نتايج حاصل از تحقيق، زمان 4/38 ساعت و غلظت 0/56 گرم بر ليتر از نشاسته هيدروليز شده، به عنوان زمان و غلظت بهينه از سوبسترا براي توليد 34/8 گرم بر ليتر صمغ زانتان به دست آمدند. بحث و نتيجه‏گيري: اين نتايج نشان دهنده قابليت استفاده از نشاسته هيدروليز شده به عنوان يك منبع كربن ارزان قيمت و ضايعاتي به جاي گلوكز براي توليد زانتان است. همچنين، از بين دو عامل غلظت منبع كربن و زمان، عامل غلظت منبع كربن اثر بيشتري بر توليد زانتان داشت. اين دو عامل با يكديگر اثر متقابل نداشته و هر يك به تنهايي موثر بودند.

Introduction: In biological production of low value added bioproducts, the substrate cost comprises a significant part of the total price. Therefore, choosing an inexpensive substrate with a high yield of production can greatly reduce the production cost. Starch as an abundant and cheap carbon source can be a suitable substrate for microbial production of xanthan gum. However, in most of the studies on microbial xanthan gum production, glucose has been used as substrate. Materials and methods: In this study, microbial production of xanthan gum using Xanthomonas campestris PTCC 1473 and hydrolyzed starch as carbon source was investigated. The concentration of carbon source and time were optimized using RSM-CCD method. Both factors were regarded to be significant for production of xanthan using hydrolyzed starch. Results: Based on the obtained results, optimum carbon source concentration and time were 56 g/L and 38.4 h, respectively. Under optimum conditions, 8.34 g/L of xanthan gum was produced. Discussion and conclusion: The results of this study indicated that starch could be used as a waste and inexpensive carbon source instead of glucose for the production of xanthan gum. It was also shown that the effect of carbon source concentration was more significant than time for xanthan production. In addition, these two factors were independent and did not have any interaction. Key words: Xanthan gum, Xanthomonas campestris, Starch, Optimization