بهينه‌سازي توليد آسپاراژيناز از سويۀ لاكتوباسيلوس جداشده از محصولات لبني سنتي

Optimization of L-asparaginase Production from a Lactobacillus sp. isolated from Traditional Dairy Products

مقدمه: آنزيم آسپاراژيناز تجزيۀ آسپاراژين به آسپارتيك‌اسيد و آمونياك را كاتاليز مي‌كند. به‌تازگي آنزيم آسپاراژيناز به‌شكل داروي شيمي‌درماني مهم براي درمان سرطان‌هاي مختلف مانند لوسمي لنفوبلاستي، بيماري‌هاي بدخيم دستگاه لنفي و لنفوم غيرهوچكيني (NHL) استفاده مي‌شود. آسپاراژيناز به‌علت داشتن پتانسيل جلوگيري از توليد آكريل‌آميد و حفظ كيفيت غذا، آنزيمي مفيد در صنايع غذايي است. محصولات پروبيوتيكي حاوي باكتري‌هاي مفيد هستند كه آثار مفيدي بر سلامتي دارند. يكي از مهم‌ترين ويژگي‌هاي زيستي پروبيوتيك‌ها، خنثي‌سازي عوامل جهش‌زا و سرطان‌زاست. ريزموجودات بسياري پتانسيل پروبيوتيكي دارند كه گونه‌هاي لاكتوباسيلوس و بيفيديوباكتريوم از معمول‌ترين آنها به شمار مي‌آيند. هدف مطالعۀ حاضر، بهينه‌سازي توليد آسپاراژيناز از سويۀ لاكتوباسيل جداشده از آب پنير سنتي شهرستان مراغه است. مواد و روشها: به‌منظور بررسي سويۀ يادشده از آزمايش‌هاي تشخيصي ازجمله آزمايش‌هاي ميكروبي و بيوشيميايي شامل رنگ‌آميزي گرم، فعاليت كاتالازي و اكسيدازي، تخمير قندها و مقاومت به اسيد و نمك‌هاي صفراوي استفاده شد. توليد آسپاراژيناز با استفاده از روش‌هاي كيفي و كمّي به‌ترتيب سنجش سريع با پليت و ايمادا بررسي شد. توليد آنزيم آسپاراژيناز به روش پاسخ در سطح بهينه‌ شد. نتايج: نتايج بهينه‌سازي به روش پاسخ در سطح نشان دادند بيشترين فعاليت آسپاراژيناز در حضور گلوكز 2 درصد، عصارۀ مخمر 25/1 درصد و آسپاراژين 75/1 درصد به ميزان 131 واحدبرميلي‌گرم است و ميزان توليد 11 درصد نسبت به شرايط غيربهينه بيشتر است. ميزان پروتئين كل و زيست‌توده در محيط بهينه به‌ترتيب 893/0 ميلي‌گرم‌برميلي‌ليتر و 345/0 گرم بود. بحث و نتيجه گيري: بر اساس نتايج، احتمالاً سويۀ لاكتوباسيل بررسي‌شده مي‌تواند منبع مناسبي براي توليد آنزيم با ارزش دارويي آسپاراژيناز ‌باشد.

Introduction: Asparaginase catalyzes the deamination of asparagine into aspartate and ammonia. Currently, it is used as an important chemotherapeutic agent for the treatment of different cancers such as acute lymphoblastic leukemia, malignant diseases of the lymphoid system, and Non-Hodgkin Lymphoma (NHL). Asparaginase is a useful enzyme for the food industry due to its potential to prevent acrylamide formation and to maintain the quality of the food. Probiotic products contain useful bacteria that have beneficial effects on health. The most important biological properties of probiotics include the elimination of mutagenic and carcinogenic agents. There are many microorganisms that could potentially function as the probiotic, the most common of which are Lactobacillus and Bifidobacterium species. The aim of this study was to optimize the production of L-asparaginase from isolated Lactobacillus sp. from the traditional whey of Maragheh. Materials and methods: The isolate was investigated through microbial and biochemical tests including gram staining, catalase and oxidase activity, fermentation of carbohydrates, and acid and bile salts resistance. Asparaginase production was evaluated by qualitative and quantitative methods, rapid plate assay, and Imada method, respectively. Asparaginase production was optimized by the Response Surface Method (RSM). Results: According to the RSM results, the highest activity of asparaginase was 131 U/mg, which was 11% more than the non-optimized condition. The optimized parameters composed of asparagine (1.75 %), glucose (2 %), and yeast extract (1.25 %). Furthermore, the total protein content and biomass of the optimized medium were 0.893 mg/ml and 0.345 g, respectively. Discussion and conclusion: This isolated lactobacilli strain may be considered as a significant source for the production of the enzyme with the pharmacological value of asparaginase.