مقايسه عملكرد سلول هاي آزاد و تثبيت شده باسيلوس ليكني فورميس در توليد پروتئاز قليايي

Comparison of function of immobilized and free Bacillus licheniformis cells in production of alkaline protease

سابقه و هدف: پروتئازها گروه مهمي از آنزيم‌هاي صنعتي هستند كه امروزه به طور گسترده‌اي در صنايع مختلف مانند صنايع شوينده، چرم، دارويي و غذايي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. اين مطالعه با هدف تثبيت سلول‌هاي باسيلوس ليكني‌فرميس در گويچه‌هاي آلژينات كلسيم ، بررسي اثر آن بر ميزان توليد پروتئاز قليايي و تأثير عوامل مختلف بر پايداري گويچه‌هاي انجام شد. مواد و روش‌ها: در ابتدا سلول‌هاي زنده باسيلوس ليكني‌فرميس در داخل گويچه‌هاي آلژينات كلسيم تثبيت شدند. بيوكاتاليست‌هاي تثبيت شده به منظور توليد پروتئاز قليايي مورد استفاده قرار گرفتند. ميزان توليد پروتئاز قليايي در دو حالت تخمير توسط سلول‌هاي تثبيت شده و غوطه‌ور با يكديگر مقايسه شدند. تاثير ميزان پرشدگي سلولي در گويچه‌ها بر ميزان توليد آنزيم مورد مطالعه قرار گرفت. pH و دماي اپتيمم فعاليت آنزيمي نيز تعيين گرديد. علاوه بر اين تأثير عواملي مانند pH، زمان عمل آوري بيدها و تيمار با گلوتارآلدئيد بر پايداري گويچه‌ها نيز بررسي گرديد. يافته‌ها: در اين مطالعه ميزان توليد و بهره‌وري پروتئاز قليايي در سلول‌هاي تثبيت شده نسبت به حالت آزاد به ترتيب 74 و 54 درصد افزايش نشان داد. در مورد ميزان پرشدگي گويچه‌ها نيز بهترين توليد در ميزان پرشدگي 5 درصد به دست آمد. pH و دماي اپتيمم فعاليت آنزيمي به ترتيب 8 و 65 درجه سانتي‌گراد تعيين گرديد. بيشترين پايداري گويچه‌ها توسط عمل آوري در pH 4/7 و زمان ماند يك ساعت در كلرور كلسيم مشاهده شد. تيمار گويچه‌ها با گلوتارآلدئيد نه تنها تأثيري بر افزايش پايداري شان نداشت بلكه كاهش پايداري را به دنبال داشت. نتيجه گيري: استفاده از سلول‌هاي تثبيت شده باسيلوس ليكني‌فرميس در بيدهاي آلژينات كلسيم مي‌تواند موجب افزايش بهره‌وري توليد پروتئاز قليايي نسبت به روش سلول‌هاي آزاد شود. از طرفي عدم نياز به تهيه مكرر مايه تلقيح براي شروع هر تخمير بسته مي‌تواند منجر به كاهش هزينه‌هاي توليد آنزيم نيز گردد.

Background and Objective: Proteases are an important group of industrial enzymes, which are widely used in different industries such as detergent, leather tanning, pharmaceutical, and food industries. The aim of this study was to immobilize Bacillus licheniformis cells in calcium alginate beads and study of its effects on the amount of alkaline protease production. Effects of several different conditions on stability of the beads were also examined. Material and Methods: Bacillus licheniformis cells were immobilized in calcium alginate beads and were used for production of alkaline protease. The amount of enzyme production was compared in immobilized and free-cell fermentation. Effect of stuffing rate (%) on the enzyme production was studied. Optimum pH and temperature of enzyme activity were also determined. Furthermore, effects of pH, curing time and treating the beads by glutaraldehyde on stability of the beads were examined. Results: In this study the amount of production and productivity of protease in immobilized cells state showed an increase of 74% and 54% in comparison to free cells state, respectively. The highest amount of the production of the enzyme was obtained in stuffing rate of 5% (v/v). Optimum pH and temperature of the enzyme activity were determined 8 and 65 °C, respectively. The highest stability of the beads was observed at curing time of 1 hour at pH of 7.4. Treating the beads by glutaraldehyde was detrimental to their stability. Conclusion: Use of immobilized cells of Bacillus licheniformis in calcium alginate beads on the one hand, can increase productivity of the alkaline protease in comparison to free cells method, and on the other hand, reduces the cost of the enzyme production because of eliminating the need of preparation of inoculum for the new batches.