استفاده از ضايعات ليگنوسلولزي كشاورزي جهت توليد اقتصادي آنزيم گزيلاناز قليايي، از سويه بومي Bacillus mojavensis به روش تخمير غوطه ور و بهينه سازي توليد

The Usage of Agricultural Lignocellulosic Wastes in Cost- Effective Production and Optimization of Alkaline Xylanase, by an Indigenous Strain of Bacillus Mojavensis Through Submerged Fermentation

در اين پروژه ضمن جداسازي سويه بومي مناسب باسيلوس از خاك مزرعه پنبه، طي مراحل غربالگري اوليه و ثانويه، شايستگي آنزيم گزيلاناز توليد شده توسط اين سويه، به لحاظ كمي و كيفي فعاليت آنزيمي بررسي گرديد. سنجش دما و pH بهينه فعاليت آنزيمي در محدوده اي بالا از دما و pH، با اندازه گيري ميزان آزاد شدن قندهاي احيا كننده انجام گرفت. بهينه دما و اسيديته فعاليت آنزيمي گزيلاناز جداسازي شده در 9 pH و دماي 55 درجه سانتي گراد تعيين شد. نتايج مربوط به تعيين ترادف ژنتيكي S rRNA16 سويه غربال شده، 100 درصد تشابه ژنتيكي با توالي S rRNA16 باسيلوس موجاونسيس نشان داد و هويت جدايه مولد آنزيم، تحت عنوان سويه اي بومي از باسيلوس موجاونسيس مشخص گرديد. باسيلوس موجاونسيس غربال شده به عنوان جدايه برتر جهت توليد اقتصادي گزيلاناز با استفاده از ملاس، باگاس، سبوس گندم، سبوس جو و شلتوك برنج وارد مرحله بهينه سازي گرديد. با اعمال تمامي عوامل ممكن در فرآيند بهينه سازي، افزايش در ميزان توليد آنزيم از IU/ml 68/194 به ميزاني معادلIU/ml 466/302 پس از فرآيند بهينه سازي, مشاهده شد. موفقيت در توليد آنزيم گزيلاناز با استفاده از سوبستراي ارزان و مناسب و توانايي باكتري جهت استفاده از ضايعات ليگنوسلولزي (سبوس جو به عنوان منبع بهينه)، همچنين توليد گزيلاناز فعال درشرايط قليايي و دمايي بالا، اين سويه را جهت توليد اقتصادي گزيلانازهاي مناسب صنعتي نامزد مي كند.

In this project, an appropriate indigenous Bacillus strain for xylanase production was isolated from cotton farm (Iran- kashan). According to evaluation by preliminary and secondary screening procedures, the competency of produced xylanase by this strain was confirmed. pH and temperature of enzyme activity in elevated pH and temperature ranges was assessed by measurement of released amounts of reducing sugar method. Optimum pH 9 and temperature of 55 oC for xylanase activity for this strain determined as optimum points. 16S rRNA sequencing analysis identified the isolate, as a strain of Bacillus mojavensis. Optimization step for screened Bacillus mojavensis strain, as a superior strain in the course of enzyme economical production process was performed in the presence of molasses, bagasse, wheat bran, oat husk and rice straw, and enzyme production level was evaluated. Finally, xylanase production level from 194/68 IU/ml, under non-optimized culture condition, increased to 302/466 IU/ml in optimized fermentation condition. Increase in cost- effective xylanase production by lignocellulosic wastes (Oat husk as optimum carbon source), strain ability to ferment such wastes, production of high level of xylanase, and optimum enzyme activity in alkaline pH and elevated temperature, all reveal the superiority of this Bacillus as a candidate for industrial-scale economical production of xylanase.