مقایسه تولید بیوپلیمر زانتان در سویه های جهش یافته باکتری زانتوموناس سیتری زیرگونه سیتری با استفاده از آب پنیر

فصلنامه علمی پژوهشی دنیای میکروب ها

مقاله 1، دوره 14، شماره 4( پیاپی 49)، دی 1400، صفحه 6-16   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30495/jmw.2021.690457

نویسندگان

رویا مروج^{* 1}؛ مهرداد آذین²؛ سید مهدی علوی³

¹گروه زیست شناسی، واحد سنندج، دانشگاه آزاد اسلامی، سنندج، ایران

²پژوهشکده زیست فناوری، سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران ،تهران،ایران

³پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی، پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست فناوری، تهران، ایران

چکیده

سابقه و هدف: صمغ زانتان  توسط  باکتری  زانتوموناس تولید میشود. این صمغ، کاربرد گستردهای در صنایع  مختلف دارد. جهش‌زایی تصادفی سویههای تولید کننده زانتان، میتواند قابلیت تولید زانتان را تا چندین برابر افزایش ‌دهد .هدف از این  مطالعه ارزیابی سویههای جهش یافته زانتوموناس با توان تولید بالای زانتان میباشد.
مواد و روشها: سویه بومی زانتوموناس سیتری K37 تحت تاثیر ماده جهشزای اسید نیترو قرار گرفت و پس از غربالگری اولیه سویههای جهش یافته بر اساس شکل ظاهری و  قطر کلنی روی محیط جامد رنگی c،  انتخاب شدند. از محیط تولید بر پایه آب پنیر به منظور تولید صمغ زانتان استفاده شد و سپس شاخصهای تولید نظیر مقدار فعالیت آنزیم بتاگالاکتوزیداز، مصرف قند،   میزان تولید و ویسکوزیته صمغ زانتان در سویههای جهش یافته انتخابی مقایسه شدند.
یافتهها: از بین کلنیهای تیمار شده جمعا 8 سویه جهش یافته شامل، دو سویه با تولید بالا به نامR3  و R8 و دوسویه با تولید کم تحت عنوان M2 و M6 برای ارزیابی فعالیت آنزیم بتاگالاکتوزیداز و مصرف قند انتخاب شدند. سویه R3 نسبت به سویه وحشی معادل 200 سانتی پواز  و 2 گرم بر لیتر  به ترتیب در  ویسکوزیته و مقدار زانتان، افزایش نشان داد و جهش‌یافتهM6  قابلیت تولید زانتان را از دست داد.
نتیجهگیری: از جدایه بومی زانتوموناس سیتری K37، طی جهشزایی سویه جدید R3 ایجاد شد که در محیط ارزان قیمت آب پنیر  به عنوان  یک سویه پرتولید زانتان میتواند کارا باشد.
 

کلیدواژه‌ها

صمغ زانتان؛ زانتوموناس سیتری؛ آب‌پنیر؛ جهش زایی؛ اسید نیترو

مراجع

1. Donot F. Fontana A. Baccou JC. Galindo S. Microbial exopolysaccharides: Main examples of synthesis, excretion, genetics and extraction. Carbohydr Polym. 2012; 87: 951-962.
2. Garcia-Ochoa F. Santos VE. Casas JA. Gomez E. Xanthan gum: production, recovery, and properties. Biotechnol Adv. 2000; 18(7): 549–579.
3. Hauben L. Vauterin L. Swings J. and Moore ER. Comparison of 16S ribosomal DNA sequences of all Xanthomonas species. Int J sys bacteriol. 1997; 47(2):328–335.
4. Fu JF. Tseng YH. Construction of lactose-utilizing Xanthomonas campestris and production of xanthan gum from whey. Appl Environ Microb.1990; 56: 919-923.
5. Miller GD. Handbook of Dairy Foods and Nutrition. 3rd ed. CRC Press; 2006.
6. Wiley AS. Cultures of Milk: The Biology and Meaning of Dairy Products in the United States and India. 1st ed. Massachusetts: Harvard University Press; 2014.
7. Siso MG. The biotechnological utilization of cheese whey: A review. Bioresour Technol. 1996; 57: 1-11.
8. Walsh PM. Haas MJ. Somkuti GA. Genetic construction of lactose-utilizing Xanthomonas campestris. Appl Environ Microb.1984; 47(2): 253.
9. Jeeva S. Selva Mohan T. Palavesam A. Isolation and mutagenesis of Xanthomonas sp. Selection of strains with enhanced xanthan production. AARJMD. 2014; 1(24):272-282.
10. Palaniraj A. and Jayaraman V. Production, recovery and applications of xanthan gum by Xanthomonas campestris. J food engineer. 2011; 106:1-11.
11. Niknezhad SV. Asadollahi MA. Zamani A. Biria D and Doostmohamadi M. Optimization of xanthan gum production using cheese whey and response surface methodology. Food Sci Biotechnol. 2015; 24(2): 453-460.
12. Ashraf S. Soudi MR. Sadeghizadeh M. Xanthomonas of a novel mutated strain of Xanthomonas campestris for xanthan production using whey as the sole substrate. Afric J      Microbiol. 2008; 3(11): 438 – 442.
13. Ramezani A. Jafari M. Goodarzi T. Alavi SM. Salmanian AH. Azin M. Lactose consuming strains of Xanthomonas citri subsp. citri (Xcc) insight into the emergence of natural field resources for xanthan gum production. World J Microbiol Biotechnol. 2014; 30(5):1511-1517.
14. Ghazi SH. Azin M. Akhavan Sepahi A. Over production of xylanase from Bacillus mojavensis by classical mutagenesis. Biol J Micro. 2014; 11:21-36.
15. Silva MF. Fornari RCG. Mazutti M de Oliveira D. Padilha FF. Cichoski AJ. Cansian RL. Di Luccio M. Treichel H. 2009. Production and characterization of xantham gum by Xanthomonas campestris using cheese whey as sole carbon source. J Food Engin. 90: 119-123.
16. da Silva JA. Cardoso LG. de Jesus Assis D. Gomes JVP. Oliveira MBPP. de Souza OC. et al. Xanthan Gum Production by Xanthomonas campestris pv. campestris IBSBF 1866 and 1867 from Lignocellulose Agro industrial Wastes. Appl Biochem Biotechnol. 2018; 1-14.
17. Miller JH. Experiments in Molecular Genetics. New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press; 1972.
18. Miller GL. Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar. Anal Chemist. 1959; 31: 426-428.
19. Coughlin JR. Nickerson TA. Acid-Catalyzed Hydrolysis of Lactose in Whey and Aqueous Solutions. J dairy sci. 1977; 58 (2):169-174.
20. Kerdsup P. Tantratian S. Sanguandeekul R. Imjongjirak C. Xanthan production by mutant strain of Xanthomonas campestris TISTR 840 in Raw Cassava Starch Medium. Food Biopro Technol.2011; 4:1459–1462.
21. Mabrouk MEM. El Ahwany AMD Beliah MMB. Sabri SA. Xanthan production by a novel mutant strain of Xanthomonas campestris: Application of statistical design for optimization of process parameters. Life sci J. 2013; 10(1):1660-1667.
22. Thein A. Prathuangwong S. Novel strains of Xanthomonas oryzae pv. oryzae UV mutated induce systemic resistance in rice against bacterial leaf blight disease. Kasersart J. 2010; 44: 1026-43.
23. Kamal F. Mehrgan H. Mazaheri Assadi M. and Mortazavi SA. Mutagenesis of Xanthomonas campestris and Selection of Strains with Enhanced Xanthan Production. Iran biomed J. 2003; 7(3):91-98.
24. Rodriguez H. Aguilar L. and Lao M. Variations in xanthan production by antibiotic-resistant mutants of Xanthomonas campestris. Appl microbiol biotechnol.1997; 48(5):.626–629.
25. Thorne L. Tansey L. Pollock TJ. Direct utilization of lactose in clarified cheese whey for     xanthan gum synthesis by Xanthomonas campestris. J Indust Microbial Biotechnol. 1988; 3(5), 321–32.
26. Yang TC. Wu GH. Tseng YH. Isolation of a Xanthomonas campestris strain with elevated beta-galactosidase activity for direct use of lactose in xanthan gum production. Lett appl Microbiol. 2002; 35(5):375–379.
27. Moravej R. Alavi SM. Azin M. and Salmanian AH. Production and physicochemical characterization of xanthan gum by native lactose consuming isolates of Xanthomonas citri subsp. citri. Ukr. Bichem. J. 2020; 92(1):92-102.