NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT LEVAN TỪ BACILLUS SUBTILIS NATTO D

Vũ Kim Dung; Hồ Thị Thuỷ; Nguyễn Thị Nhân

Từ khóa:

Bacillus subtilis, Levan, polymer, sinh tổng hợp, tối ưu

Tóm tắt

Levan là hợp chất exopolysaccharide được tổng hợp từ nhiều loại vi sinh vật, có độ kết dính mạnh, khả năng tương thích sinh học tốt, chống ung thư và khả năng tạo màng. Ngoài ra, levan còn làm giảm cholesterol và điều hòa miễn dịch. Levan được tổng hợp từ một số loại vi khuẩn trên môi trường có thành phần chính là sucrose. Nghiên cứu này nhằm tối ưu hóa quá trình sinh tổng hợp levan từ Bacillus subtilis natto D bằng phương pháp bề mặt đáp ứng. Trong điều kiện khảo sát ảnh hưởng của đơn yếu tố, hàm lượng levan thu được cao nhất (74,56 g/l) trên nguồn carbon sucrose với nồng độ 225 g/l, pH 6 ở nhiệt độ 37^oC thời gian lên men 21 giờ và tốc độ lắc 200 vòng/phút. Bằng việc sử dụng phần mềm Design-Expert 7.15 và quy hoạch thực nghiệm bậc 2 Box-Benken với 3 nhân tố nghiên cứu pH (5 – 7), nhiệt độ (33 – 41^oC) và thời gian (15 – 27 giờ), đã xác định được điều kiện tối ưu sinh tổng hợp levan cao nhất đạt 80,83 g/l với điều kiện nuôi cấy: pH 7, nhiệt độ 40^oC và thời gian 24,6 giờ. Hàm lượng levan tăng 6,27 g/l trong khi lượng sucrose vẫn giữ nguyên (225 g/l) so với trước khi tối ưu.

Tài liệu tham khảo

Abdel-Fattah A., Mahmoud D., Esawy M. (2005). Production of levansucrase from Bacillus subtilis NRC 33a and enzymic synthesis of levan and fructo-oligosaccharides. Curr Microbiol, (51), pp. 402 - 407.

Anwar M.A., Kralj S., Pique A.V., Leemhuis H., van der Maarel M.J.E.C., Dijkhuizen L. (2010). Inulin and levan synthesis by probiotic Lactobacillus gasseri strains: Characterization of three novel fructansucrase enzymes and their fructan products. Microbiology-Sgm, 156(4), pp. 1264-1274. DOI: 10.1099/mic.0.036616-0.

Devi G.K. & Alamu A. (2013). Production of Biopolymer Levan by Bacillus subtilis using Non-Ionic Surfactants. Asian J. Pharm. Tech, 3, pp. 37 - 41.

Jaecho C., Hee P.N., Jae Y.S. & Ho L.T. (2001). Molecular and enzymatic characterization of levan fructotransferase from Microbacterium sp. AL - 210. J Biotechnol, 91, pp. 49 - 61.

Ki-Hyo J., Ki-Bang S., Chul H.K., Bong H.C., Soon A.K., Uck-Han C., Ryo W.C., Sang-Ki R. (2001). Comparison of characteristics of levan produced by diferent preparations of levansucrase from Zymomonas mobilis. Biotechnol Lett, 23, pp. 339 – 344.

Mardo K., Visnapuu T., Gromkova M., Aasamets A., Viigand K., Vija H., Alamäe T. (2014). High-throughput assay of levansucrase variants in search of feasible catalysts for the synthesis of fructooligosaccharides and levan. Molecules 19, pp.8434-8455; doi:10.3390/molecules19068434.

Oliveira M.R., Silva R.S., Buzato J.B. & Celligol M.A.P.C (2007). Study of levan production by Zymomonas mobilis using regional low - cost carbohydrate sources. Biochem Eng J, 37, pp. 177 - 183.

Santos L.F.D., Melo F., Paiva W.J.M., Borsato D., Dasilva M. & Celligoi M. (2013). Characterization and optimization of levan production by Bacillus subtilis (Natto). Rom Biotech Lett, 18, pp. 8413 - 8422.

Shih I.L., Yu Y.T., Shienh C.J. & Hsien C.Y. (2005). Selective Production and Characterization of Levan by Bacillus subtilis (natto) Takahashi. J. Agric. Food Chem, 53 (21), pp. 8211 - 8215.

Szwengiel A., Czarnecka M., Roszyk H. & Czarnecki Z. (2004). Levan production by Bacillus subtilis DSM 347 strain. Food Sci Technol Int, 2, pp. 7 - 12.