Angewandte Mikrobiologie: Offener Zugang
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Abstrakt

Optimierung der Produktion alkalischer Proteasen durch alkaliphile Bacillus sp. KW2 in kostengünstigem Medium unter Verwendung statistischer Ansätze

Pintubala Kshetri, Oscar Ningombam und Debananda S. Ningthoujam

Ziel: Isolierung alkalischer Proteasen produzierender alkaliphiler Bakterien und Optimierung der Proteaseproduktion in einem kostengünstigen Medium.

Methoden: Die Optimierung der Proteaseproduktion erfolgte mit dem One-Variable-at-a-Time-Ansatz (OVAAT) und statistischen Ansätzen unter Verwendung der Software Design Expert 6.

Ergebnisse: Neun (9) morphologisch unterschiedliche alkaliphile Bakterienstämme wurden isoliert. Von diesen Isolaten erwiesen sich 6 Stämme als positiv für die Proteaseproduktion. Unter diesen proteolytischen Stämmen wurde Bacillus sp. KW2 für Studien zur Optimierung der Proteaseproduktion ausgewählt. Die optimale Proteaseproduktion wurde bei 30 °C und einem pH-Wert von 10,7 beobachtet. Unter den verschiedenen untersuchten Kohlenstoff- und Stickstoffquellen erwiesen sich Reiskleie und Sojamehl als die jeweils besten Kohlenstoff- und Stickstoffquellen. Das Plackett-Burman-Design (PBD) wurde verwendet, um Signalfaktoren zu untersuchen, die die Proteaseproduktion beeinflussten. Reiskleie, Sojamehl, Inokulumalter, CaCl ₂ und Inokulumgröße hatten positive Auswirkungen, während KH ₂ PO ₄ und MgSO ₄ negative Auswirkungen auf die Proteaseproduktion hatten. Die vier kritischsten Faktoren, nämlich Reiskleie, Sojamehl, Calciumchlorid und Kaliumdihydrogenphosphat, wurden für Optimierungsstudien mit der Response Surface Methodology (RSM) ausgewählt. Die Reaktionsoberflächendiagramme zeigten signifikante Wechselwirkungen zwischen den Faktoren und nach PBD- und RSM-Experimenten wurde ein endgültiges optimiertes Medium (FOM) erhalten. Insgesamt wurde nach der Optimierung eine 4,8-fache Steigerung der Proteaseproduktion beobachtet. Studien zum zeitlichen Verlauf der Proteaseproduktion durch Bacillus sp. KW2 ergaben, dass die maximale Proteaseproduktion in der stationären Phase (84 h) des Wachstums auftrat.

Schlussfolgerungen: Die vorliegende Studie zeigt, dass die Proteaseproduktion stark von den Kulturbedingungen und den Medienbestandteilen beeinflusst wird. Diese Studie ergab auch, dass der Stamm KW2 alkalische Protease in einem kostengünstigen Medium produzieren kann, das Reiskleie und Sojamehl als Hauptkohlenstoff- und Stickstoffquellen enthält. KW2 und seine Protease könnten vielversprechende Wirkstoffe für biotechnologische Anwendungen sein.