بهینه‌سازی فرایند تولید آلفا‌آمیلاز در فرمانتور کشت ناپیوسته با استفاده از باسیلوس لیکنی فورمیس PTCC1721

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه زیست فناوری سامانه ای، پژوهشکده زیست فناوری صنعت و محیط زیست، پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست فناوری، تهران، ایران
2 گروه زیست فناوری سامانه‌ای، پژوهشکده زیست فناوری صنعت و محیط زیست، پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست فناوری
3 پژوهشگاه ژنتیک
4 گروه بیوتکنولوژی، دانشکده علوم و فناوریهای نوین، علوم پزشکی تهران، دانشگاه آزاد اسلامی
5 عضو هیات علمی پژوهشگاه ژنتیک
10.22034/cmr.2026.8626.3324
چکیده
در این پژوهش، تولید آلفاآمیلاز توسط باکتری گرما‌دوست باسیلوس لیکنی فورمیس PTCC1721 در یک فرمانتور با کشت نا‌پیوسته با هدف افزایش بازده و کاهش هزینه بهینه‌سازی شد. برای این منظور، پیش‌کشت‌ها در محیط‌های مغذی بر پایه ذرت و سویا آماده‌سازی و فرآیند تخمیر در فرمانتور ۲ لیتری تحت کنترل دقیق پارامترهای عملیاتی انجام گرفت. تاثیر متغیر‌های مختلف منبع کربن (نشاسته)، میزان pH، دما، برهمکنش بین دما و pH، برهمکنش بین دما و نشاسته، سرعت دور همزن و شدت هوادهی با استفاده از طراحی آزمایش تاگوچی (L8) و تحلیل آماری آنالیز واریانس ارزیابی شد تا مهم‌ترین عوامل و شرایط بهینه تعیین شود. یافته‌ها نشان دادند که دمای 45 درجه سانتی‌گراد، pH برابر 8، سرعت همزن با 300 rpm (دور بر دقیقه)، منبع کربن (نشاسته) 20 گرم بر لیتر و شدت هوادهی 1vvm بعد از 30 ساعت، شرایط بهینه این فرایند هستند. در این شرایط، فعالیت آنزیمی از مقدار اولیه 60 U/l به 428 U/l رسید که بیانگر افزایش ۱/۷ برابری نسبت به شرایط پیش از بهینه‌سازی است؛ فعالیت ویژه نیز 440 U/mg اندازه‌گیری شد. به‌کارگیری محیط کشت ارزان‌قیمت بر پایه ذرت–سویا در کنار بهینه‌سازی پارامترهای فرآیندی، رویکردی اقتصادی و کارآمد برای تولید آلفاآمیلاز فراهم می‌سازد. این نتایج می‌توانند به‌عنوان پایه‌ای مناسب برای طراحی و توسعه فرآیندهای صنعتی در مقیاس بزرگ‌تر مورد استفاده قرار گیرند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Optimization of Alpha-Amylase Production in a Batch Fermenter Using Bacillus licheniformis PTCC 1721

نویسندگان English

Mahsa Chaharmahali 1
Seyed Safa-ali Fatemi 2
Fatemeh karbalaee safar lavasani 3
Neda Mousavi-Niri 4
Saeed Aminzadeh 5
1 Department of Systems Biotechnology, National Institute for Genetic Engineering and Biotechnology, Tehran, Iran
2 Department of Systems Biotechnology, Institute of Industrial and Environmental Biotechnology, National Institute of Genetic Engineering and Biotechnology (NIGEB)
3 NIGEB
4 Department of Biotechnology, Faculty of Advanced Sciences and Technology, Tehran Medical Sciences, Islamic Azad University
5 Department of Systems Biotechnology, National Institute for Genetic Engineering and Biotechnology, Tehran, I.R. of Iran
چکیده English

In this study, we optimized alpha-amylase production by the thermophilic bacterium Bacillus licheniformis PTCC1721 using a batch fermentation system designed to enhance yield while minimizing production expenses. Precultures were grown in nutrient-rich media formulated from corn and soybean components, and fermentation was conducted in a 2-L fermenter under rigorously monitored operating conditions. To identify the key factors influencing enzyme production, the effects of starch concentration, pH, temperature, interactions between temperature and pH, interactions between temperature and starch, agitation speed and aeration rate were systematically examined using a Taguchi L8 design followed by Analysis Of Variance (ANOVA). Optimization revealed that a temperature of 45°C, pH 8, an agitation speed of 300 rpm, a starch concentration of 20g/L, and an aeration rate of 1vvm over 30 hours resulted in maximal enzyme production. Under these optimal conditions, alpha-amylase activity increased from 60 U/l to 428 U/l, representing a 1/7 fold improvement compared to preoptimization levels, while the specific activity reached 440 U/mg. The combined use of a low-cost corn–soy-based culture medium and optimized process parameters establishes an efficient and economically viable approach for alpha-amylase production. These findings provide a strong foundation for further development and industrial scale-up of the production process.

کلیدواژه‌ها English

Bacillus licheniformis
Amylase enzyme
Taguchi design
Fermenter
Batch culture

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 19 اردیبهشت 1405

  • تاریخ دریافت 26 اردیبهشت 1404
  • تاریخ بازنگری 11 آذر 1404
  • تاریخ پذیرش 05 اردیبهشت 1405