بهينه‌سازي شرايط توليد رنگ‌دانۀ طبيعي و ضدباكتري ويولاسئين از باكتري Janthinobacterium lividum

Optimization of Production Conditions of Natural Antibacterial Violacin Pigment from Janthinobacterium lividum

باكتري Janthinobacterium. lividum قادر به توليد متابوليت ثانويه با خاصيت ضدميكروبي تحت عنوان ويولاسئين است. ويولاسئين در اين باكتري در شرايط ويژه‌اي همچون استرس غذايي، كمبود اكسيژن، تغييرات pH و يا دماي محيط حتي وجود يك مادۀ شيميايي توليد مي‌شود. باكتري‌ها از اين عامل‌هاي توليدي به‌عنوان عملگري براي بقاي بيشتر استفاده مي‌كنند. اين رنگ‌دانه براي رنگ‌آميزي منسوجات بيمارستاني با خاصيت آنتي باكتريال مي‌تواند كاربرد داشته باشد. هدف از اين مطالعه تعيين شرايط مناسب براي بيشينۀ توليد رنگ‌دانۀ ويولاسئين توسط باكتري، به‌منظور صرفه‌جويي در وقت و هزينۀ توليد است. مواد و روش ها: در اين مطالعه اثر تيمارهاي مختلف به‌صورت كمي و كيفي، براي دستيابي به بهترين شرايط توليد ويولاسئين توسط باكتري J. lividum آزمايش شد. اثر هوادهي بر توليد بيوفيلم رنگي، اثر دما بر ميزان توليد ويولاسئين، آزمايش غلظت گليسرول و اثر آن بر توليد رنگ‌دانه، بررسي اثر گليسرول، سولفات سديم، تريپتوفان، عصارۀ گوشت و پپتون در بهينه‌سازي توليد، بهينه‌سازي در محيط جامد و مايع و بررسي طيف رنگي و مقاومت رنگ ويولاسئين در pHهاي مختلف بررسي گرديد. براي مقايسۀ كمي تيمارها از نرم‌افزار آماري SPSS و روش مقايسۀ آماري T-Test استفاده شد. يافته‌ها: نتايج نشان داد كه محيط كشت حاوي 3/0 درصد عصارۀ گوشت و 5/0 درصد پپتون، 1/0 درصد گليسرول و 1 درصد تريپتوفان روي محيط كشت جامد حاوي نوترينت آگار، به‌عنوان بهترين محيط كشت براي توليد انتخاب گرديد. ميزان توليد بيومس و رنگ در محيط جامد دو برابر محيط مايع بود. pH مطلوب 7، در تنها دماي مناسب براي توليد رنگ ويولاسئين در اين سويه 25 درجۀ سانتي‌گراد بود. رنگ بنفش به‌دست‌آمده از اين رنگ‌دانه در pHهاي اسيدي به مدت طولاني (24 ساعت) پايدار بوده است. اين پايداري تا pH =11 وجود داشت. بحث و نتيجه‌گيري: محيط كشت جامد نوترينت آگار تغييريافته براي توليد بهينه و دو برابري ويولاسئين معرفي گرديد. شرايط بهينۀ كشت باكتري (دماي 25 درجۀ سانتي‌گراد و pH برابر 7) براي بهترين توليد رنگ‌دانه به‌دست آمد. از نظر كيفي مي‌توان گفت، رنگ‌هاي طبيعي درصورتي‌كه در يك محصول با قابليت توليد با بازدهي و كيفيت بالا به‌كار روند، مي‌توانند جايگزين اين دسته از مواد رنگي شيميايي مضر شوند. در اين تحقيق، با افزايش و بهبود تركيب محيط كشت و حفظ شرايط بهينۀ توليد، نسبت به توليد ويولاسئين با بازدهي بالاتر اقدام شد.

Janthinobacterium. lividum (J. lividum) is a bacterium that can produce a secondary metabolite with antimicrobial properties called violacein. Violacein is produced in this bacterium under special conditions, such as food stress, lack of oxygen, changes in pH or ambient temperature, and even in the presence of a chemical. Bacteria use these production factors as agents for greater survival. This pigment can be used to dye hospital textiles with antibacterial properties. This study aimed to determine the appropriate conditions for the maximum production of violacein pigment by bacteria to save production time and cost. Material & Methods: In this study, the effects of different treatments were tested quantitatively and qualitatively to achieve the best conditions for the production of violacein by J. lividum. Other evaluations included the effect of aeration on the production of color biofilm, the effect of temperature on the production of violacein, glycerol concentration test and its effect on pigment production, the effect of glycerol, sodium sulfate, tryptophan, meat extract and peptone on production optimization, optimization in a solid and liquid medium and color spectrum, and violet dye resistance at different pHs. The SPSS software and t-test were used for quantitative analysis and comparison of the treatments. Findings: It was found that a culture medium containing meat extract (0.3%) and peptone (0.5%), glycerol (1%), and tryptophan (1%) on a solid culture medium containing nutrient agar was selected as the best culture medium for the production of violacein. The amount of biomass and dye production in the solid medium was twice that in the liquid medium. The optimum condition for the production of violacein pigment in this strain included pH 7 and a temperature of 25 °C. The purple color of this pigment was stable for a long time (24 h) at acidic pH (up to pH 11). Discussion & Conclusion: Modified nutrient agar solid culture medium was introduced for optimal production of violacein. Optimal bacterial culture conditions (temperature 25 °C and pH 7) were obtained for the best pigment production. It can be concluded that natural dyes can replace harmful chemical dyes if produced in a product with high efficiency and quality. In this study, the production of violacein with more efficacy was tried through the enhancement and improvement of culture medium composition and maintenance of the optimal production conditions.