افزايش توليد سورفكتين در باكتري Bacillus subtilis UTB96 با استفاده از بهينه‌سازي فرايند فرمانتاسيون

Enhancing surfactant production in Bacillus subtilis UTB96 by fermentation optimization

در ميان باكتري‌هاي زيست مهارگر، باكتري Bacillus subtilis در توليد طيف وسيعي از تركيبات ضدميكروبي مطرح مي‌باشد كه از اين ميان، بيوسورفكتانت‌ها از جمله سورفكتين از اهميت ويژه‌اي برخورد است. سورفكتانت‌هايي كه به وسيلۀ ميكروارگانيسم‌ها توليد مي‌شوند به‌دليل سميّت پايين و خواص منحصر به فرد، كاربردهاي متعددي دارند اما به‌دليل هزينه بالاي توليد و خالص سازي، توليد در بازده بالا هنوز ميسر نشده است. در اين تحقيق به منظور ارزيابي توليد سورفكتين در جدايه مذكور، شناسايي ژن توليد كننده آن (srf) و تعيين مقدار سورفكتين توليد شده به‌ترتيب از روش‌هاي متلاشي شدن قطره (dro‎p collapse)، روش مولكولي واكنش زنجيرهاي پليمراز (PCR) و آناليز كروماتوگرافي مايع با كارايي بالا (HPLC) استفاده شد. بررسي مولكولي با آغازگر اختصاصي نشان داد كه اين جدايه داراي ژنsrf مي‌باشد. براي بهينه‌سازي شرايط عملياتي، اثر شرايط فيزيك و شيميايي و القا كننده‌هاي مختلف بر ميزان زيست توده و سورفكتين خام توليدي بررسي شد. شرايط بهينه فيزيكي و شيميايي به‌دست آمده شامل: مدّت زمان نگهداري كشت 96 ساعت، دماي 30 درجۀ سلسيوس، اسيديته 7 و دور شيكر rpm 250 مي‌باشد. از ميان القاكننده‌ها كه شامل منابع كربن، منابع نيتروژن و اسيدهاي آمينه، بيشترين مقدار توليد سورفكتين پس از تيمار محيط كشت با گلوكز به‌مقدار 1/243 گرم بر ليتر محيط كشت مي‌باشد. پس از آن تأثير عناصر القاكننده‌اي كه بيشترين تأثير را در افزايش توليد سورفكتين داشته‌اند، بهصورت توأم بررسي شد. نتايج نشان داد بيشترين مقدار توليد سورفكتين mg/l 5/055 در حضور يون‌هاي آهن، منيزيم و منگنز به صورت توأم مي‌باشد. همچنين مقدار و نوع منابع غذايي تأثير به سزايي در بازده توليد سورفكتين دارد. بنابر اين تغيير در مقدار و تركيب القا كننده‌ها روشي اقتصادي براي توليد تجاري اين ماده محسوب مي‌شود.

A biocontrol bacterium, Bacillus subtilis is well known for producing wide spectrum of antimicrobial compounds. Among these products, biosurfactant compounds such as surfactin have high importance. Biosurfactants that are produced by the microorganisms are applied in the various aspects of industry, medicine and agriculture because of their low toxicity and individual properties. However, these compounds are not produced in high quantity due to their low production yield and high purification cost. In the current study for investigating the production of surfactin in the isolate (UTB96), recognition of srf gene and determination of the amount of surfactin production, we used dro‎p collapse, PCR and HPLC methods. Molecular analysis with specific primer indicated that the isolate had srf gene. To optimize the fermentation process, influence of various inducers and physiochemical factors were studied on the biomass and surfactin production. The results indicated that maximum surfactin production occurred after amending the culture medium with glucose (1.243 g/l) solution. After that influence of the combined inducer elements were studied in increasing the amount of surfactin production. Results revealed that maximum production (5.055 g/l) was done in the presence of Fe2+, Mn2+ and Mg2+ mixture in the culture medium. The results also showed that the amount and the type of the food sources had remarkable impact on the surfactin production efficiency. The changes in the amount and composition of the food sources therefore, could be economically considered for the commercial production of this compound.