Tuyển chọn vi khuẩn Bacillus spp. sinh enzyme β-galactosidase và xác định điều kiện thích hợp cho quá trình lên men lactose
Nội dung chính của bài viết
Tóm tắt
Nghiên cứu được thực hiện nhằm tuyển chọn các chủng Bacillus spp. có khả năng sinh enzyme β-galactosidase và xác định nhiệt độ, pH thích hợp cho môi trường lên men lactose. Trong 21 chủng Bacillus spp. được khảo sát bằng phương pháp sử dụng X-gal, 6 chủng (B6, B7, B9, B11, B17 và B18) có khả năng sinh enzyme β-galactosidase thông qua hiển thị màu xanh đặc trưng của X-gal trên khuẩn lạc sau 72 giờ. Tuyển chọn được 4 chủng (B6, B9, B17 và B18) hiển thị màu xanh đậm nhất để tiếp tục xác định hoạt tính enzyme bằng phương pháp sử dụng cơ chất ortho-nitrophenyl-β-galactoside (oNPG). Kết quả cho thấy chủng B18 thể hiện hoạt tính enzyme cao nhất nên được định danh bằng kỹ thuật sinh học phân tử và được xác định là Bacillus licheniformis. Điều kiện lên men môi trường chứa lactose của chủng B. licheniformis B18 cũng được xác định ở nhiệt độ 30℃ và pH 7,0 cho hoạt tính enzyme đạt giá trị cao nhất là 533,08 U/L. Chủng B. licheniformis B18 được định hướng tiếp tục nghiên cứu tối ưu các nhân tố khác nhằm sản xuất enzyme β-galactosidase.
Chi tiết bài viết
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Từ khóa
Bacillus licheniformis, lactase, oNPG, X-gal, β-galactosidase
Tài liệu tham khảo
Akcan, N. (2018). Cultural conditions optimization for production of β-galactosidase from Bacillus licheniformis ATCC 12759 under solid-state fermentation. Turkish Journal of Biochemistry, 43(3), 240-247. https://doi.org/10.1515/tjb-2017-0153
Al-Jazairi, M., Abou-Ghorrah, S., & Bakri, Y. (2014). Isolation and identification of a new yeast isolate with high beta-galactosidase activity from Syrian dairy products. International Food Research Journal, 21(2), 541-546.
Amin, A. A., & Ali, S. M. (2023). Characterization of an isolated lactase enzyme produced by Bacillus licheniformis ALSZ2 as a potential pharmaceutical supplement for lactose intolerance. Frontiers in Microbiology, 14, 1180463. https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1180463
Bahaddad, S. A., Almalki, M. H., Alghamdi, O. A., Sohrab, S. S., Yasir, M., Azhar, E. I., & Chouayekh, H. (2023). Bacillus species as direct-fed microbial antibiotic alternatives for monogastric production. Probiotics and Antimicrobial Proteins, 15(1), 1-16. https://doi.org/10.1007/s12602-022-09909-5
Batra, N., Singh, J., Banerjee, U. C., Patnaik, P. R., & Sobti, R. C. (2002). Production and characterization of a thermostable β‐galactosidase from Bacillus coagulans RCS3. Biotechnology and Applied Biochemistry, 36(1), 1-6. https://doi.org/10.1042/ba20010091
Dominici, S., Marescotti, F., Sanmartin, C., Macaluso, M., Taglieri, I., Venturi, F., Zinnai, A. & Facioni, M. S. (2022). Lactose: Characteristics, food and drug-related applications, and its possible substitutions in meeting the needs of people with lactose intolerance. Foods, 11(10), 1486. https://doi.org/10.3390/foods11101486
Elsayed, E. A., Danial, E. N., Wadaan, M. A., & El-Enshasy, H. A. (2019). Production of β-galactosidase in shake-flask and stirred tank bioreactor cultivations by a newly isolated Bacillus licheniformis strain. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 20, 101231. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2019.101231
Ghani, M., Ansari, A., Aman, A., Zohra, R. R., Siddiqui, N. N., Qader, S. A. (2013). Isolation and characterization of different strains of Bacillus licheniformis for the production of commercially significant enzymes. Pakistan Journal of Pharmaceutical Sciences, 26(4): 691-697.
Husain, Q. (2010). β Galactosidases and their potential applications: a review. Critical Reviews in Biotechnology, 30(1), 41-62. https://doi.org/10.3109/07388550903330497
Jaturapiree, P., Phuengjayaeam, S., Seangsawang, P., Srila, W., & Muangnapoh, C. (2012). Isolation and production of novel [beta]-galactosidase from a newly isolated, moderate thermophile, Bacillus sp. strain B1. 1. Journal of Food Science and Engineering, 2(7), 395-402. https://doi.org/10.17265/2159-5828/2012.07.006
Juajun, O., Nguyen, T. H., Maischberger, T., Iqbal, S., Haltrich, D., & Yamabhai, M. (2011). Cloning, purification, and characterization of β-galactosidase from Bacillus licheniformis DSM 13. Applied Microbiology and Biotechnology, 89, 645-654. https://doi.org/10.1007/s00253-010-2862-2
Kamran, A., Bibi, Z., Aman, A., & Qader, S. A. U. (2016). Lactose hydrolysis approach: isolation and production of β-galactosidase from newly isolated Bacillus strain B-2. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 5, 99-103. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2015.12.010
Kuribayashi, L. M., do Rio Ribeiro, V. P., De Santana, R. C., Ribeiro, E. J., Dos Santos, M. G., Falleiros, L. N. S. S., & Guidini, C. Z. (2021). Immobilization of β-galactosidase from Bacillus licheniformis for application in the dairy industry. Applied Microbiology and Biotechnology, 105, 3601-3610. https://doi.org/10.1007/s00253-021-11325-8
Logan, N. A., Hoffmaster, A. R., Shadomy, S. V. & Stauffer, K. E. (2011). Bacillus and other aerobic endospore-forming bacteria. In J. Versalovic, K. C. Carroll, G. Funke, J. H. Jorgensen, M. L. Landry & D. W. Warnock (editors), Manual of Clinical Microbiology, 10th ed., vol. 1 (381-402). Washington, DC: American Society for Microbiology.
Lyngwi, N. A., and Joshi, S. R. (2014). Economically important Bacillus and related genera: A mini review. In A. Sen (editor) Biology of Useful Plants and Microbes (33-43). New Delhi: Narosa Publishing House.
Mattar, R., de Campos Mazo, D. F., & Carrilho, F. J. (2012). Lactose intolerance: diagnosis, genetic, and clinical factors. Clinical and Experimental Gastroenterology, 113-121. https://doi.org/10.3390/foods11101486
Nguyễn, T. T., Trần, T. N., Nguyễn, T. L. Đ., Nguyễn, H. A. (2021). –galactosidase của chủng Lactobacillus fermentum FV4: Từ tuyển chọn chủng đến xác định đặc tính tạo galacto-oligosaccharide của enzyme. Tạp chí Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, 19(6), 745-755.
Nguyen, T. H., Splechtna, B., Steinböck, M., Kneifel, W., Lettner, H. P., Kulbe, K. D., & Haltrich, D. (2006). Purification and characterization of two novel β-galactosidases from Lactobacillus reuteri. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 54(14), 4989-4998. 10.1021/jf053126u
Princely, S., Basha, N. S., Kirubakaran, J. J., & Dhanaraju, M. D. (2013). Biochemical characterization, partial purification, and production of an intracellular beta-galactosidase from Streptococcus thermophilus grown in whey. European Journal of Experimental Biology, 3(2), 242-251.
Raveendran, S., Parameswaran, B., Ummalyma, S. B., Abraham, A., Mathew, A. K., Madhavan, A., & Pandey, A. (2018). Applications of microbial enzymes in food industry. Food Technology and Biotechnology, 56(1), 16-30. https://doi.org/10.17113/ftb.56.01.18.5491
Rehamnia, B., Lee, N. M., Kuktaite, R., & Kacem Chaouche, N. (2022). Screening of spore-forming bacteria with probiotic potential in Pristine Algerian Caves. Microbiology Spectrum, 10(5), e00248-22. https://doi.org/10.1128/spectrum.00248-22
Saqib, S., Akram, A., Halim, S. A., & Tassaduq, R. (2017). Sources of β-galactosidase and its applications in food industry. 3 Biotech, 7, 1-7. https://doi.org/10.1007/s13205-017-0645-5
Shelef, L.A. (2003). Bacillus: Detection. In Benjamin Caballero (Editor-in-Chief), Encyclopedia of Food Sciences and Nutrition (2nd ed.), 358-365. Cambridge: Academic Press. https://doi.org/10.1016/B0-12-227055-X/00075-4
Sewalt, V., Shanahan, D., Gregg, L., La Marta, J., & Carrillo, R. (2016). The generally recognized as safe (GRAS) process for industrial microbial enzymes. Industrial Biotechnology, 12(5), 295-302. https://doi.org/10.1089/ind.2016.0011
Sonune, N. & Garode, A. (2018). isolation, characterization and identification of extracellular enzyme producer Bacillus licheniformis from municipal wastewater and evaluation of their biodegradability. Biotechnology Research and Innovation, 2(1), 37-44. https://doi.org/10.1016/j.biori.2018.03.001
Su, Y., Liu, C., Fang, H., & Zhang, D. (2020). Bacillus subtilis: A universal cell factory for industry, agriculture, biomaterials and medicine. Microbial Cell Factories, 19, 1-12.
Volford, B., Varga, M., Szekeres, A., Kotogán, A., Nagy, G., Vágvölgyi, C., & Takó, M. (2021). β-galactosidase-producing isolates in mucoromycota: Screening, enzyme production, and applications for functional oligosaccharide synthesis. Journal of Fungi, 7(3), 229. https://doi.org/10.3390/jof7030229
Weisburg, W. G., Barns, S. M., Pelletier, D. A., & Lane, D. J. (1991). 16S ribosomal DNA amplification for phylogenetic study. Journal of Bacteriology, 173(2), 697-703. https://doi.org/10.1128/jb.173.2.697-703.1991
Al-Jazairi, M., Abou-Ghorrah, S., & Bakri, Y. (2014). Isolation and identification of a new yeast isolate with high beta-galactosidase activity from Syrian dairy products. International Food Research Journal, 21(2), 541-546.
Amin, A. A., & Ali, S. M. (2023). Characterization of an isolated lactase enzyme produced by Bacillus licheniformis ALSZ2 as a potential pharmaceutical supplement for lactose intolerance. Frontiers in Microbiology, 14, 1180463. https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1180463
Bahaddad, S. A., Almalki, M. H., Alghamdi, O. A., Sohrab, S. S., Yasir, M., Azhar, E. I., & Chouayekh, H. (2023). Bacillus species as direct-fed microbial antibiotic alternatives for monogastric production. Probiotics and Antimicrobial Proteins, 15(1), 1-16. https://doi.org/10.1007/s12602-022-09909-5
Batra, N., Singh, J., Banerjee, U. C., Patnaik, P. R., & Sobti, R. C. (2002). Production and characterization of a thermostable β‐galactosidase from Bacillus coagulans RCS3. Biotechnology and Applied Biochemistry, 36(1), 1-6. https://doi.org/10.1042/ba20010091
Dominici, S., Marescotti, F., Sanmartin, C., Macaluso, M., Taglieri, I., Venturi, F., Zinnai, A. & Facioni, M. S. (2022). Lactose: Characteristics, food and drug-related applications, and its possible substitutions in meeting the needs of people with lactose intolerance. Foods, 11(10), 1486. https://doi.org/10.3390/foods11101486
Elsayed, E. A., Danial, E. N., Wadaan, M. A., & El-Enshasy, H. A. (2019). Production of β-galactosidase in shake-flask and stirred tank bioreactor cultivations by a newly isolated Bacillus licheniformis strain. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 20, 101231. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2019.101231
Ghani, M., Ansari, A., Aman, A., Zohra, R. R., Siddiqui, N. N., Qader, S. A. (2013). Isolation and characterization of different strains of Bacillus licheniformis for the production of commercially significant enzymes. Pakistan Journal of Pharmaceutical Sciences, 26(4): 691-697.
Husain, Q. (2010). β Galactosidases and their potential applications: a review. Critical Reviews in Biotechnology, 30(1), 41-62. https://doi.org/10.3109/07388550903330497
Jaturapiree, P., Phuengjayaeam, S., Seangsawang, P., Srila, W., & Muangnapoh, C. (2012). Isolation and production of novel [beta]-galactosidase from a newly isolated, moderate thermophile, Bacillus sp. strain B1. 1. Journal of Food Science and Engineering, 2(7), 395-402. https://doi.org/10.17265/2159-5828/2012.07.006
Juajun, O., Nguyen, T. H., Maischberger, T., Iqbal, S., Haltrich, D., & Yamabhai, M. (2011). Cloning, purification, and characterization of β-galactosidase from Bacillus licheniformis DSM 13. Applied Microbiology and Biotechnology, 89, 645-654. https://doi.org/10.1007/s00253-010-2862-2
Kamran, A., Bibi, Z., Aman, A., & Qader, S. A. U. (2016). Lactose hydrolysis approach: isolation and production of β-galactosidase from newly isolated Bacillus strain B-2. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 5, 99-103. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2015.12.010
Kuribayashi, L. M., do Rio Ribeiro, V. P., De Santana, R. C., Ribeiro, E. J., Dos Santos, M. G., Falleiros, L. N. S. S., & Guidini, C. Z. (2021). Immobilization of β-galactosidase from Bacillus licheniformis for application in the dairy industry. Applied Microbiology and Biotechnology, 105, 3601-3610. https://doi.org/10.1007/s00253-021-11325-8
Logan, N. A., Hoffmaster, A. R., Shadomy, S. V. & Stauffer, K. E. (2011). Bacillus and other aerobic endospore-forming bacteria. In J. Versalovic, K. C. Carroll, G. Funke, J. H. Jorgensen, M. L. Landry & D. W. Warnock (editors), Manual of Clinical Microbiology, 10th ed., vol. 1 (381-402). Washington, DC: American Society for Microbiology.
Lyngwi, N. A., and Joshi, S. R. (2014). Economically important Bacillus and related genera: A mini review. In A. Sen (editor) Biology of Useful Plants and Microbes (33-43). New Delhi: Narosa Publishing House.
Mattar, R., de Campos Mazo, D. F., & Carrilho, F. J. (2012). Lactose intolerance: diagnosis, genetic, and clinical factors. Clinical and Experimental Gastroenterology, 113-121. https://doi.org/10.3390/foods11101486
Nguyễn, T. T., Trần, T. N., Nguyễn, T. L. Đ., Nguyễn, H. A. (2021). –galactosidase của chủng Lactobacillus fermentum FV4: Từ tuyển chọn chủng đến xác định đặc tính tạo galacto-oligosaccharide của enzyme. Tạp chí Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, 19(6), 745-755.
Nguyen, T. H., Splechtna, B., Steinböck, M., Kneifel, W., Lettner, H. P., Kulbe, K. D., & Haltrich, D. (2006). Purification and characterization of two novel β-galactosidases from Lactobacillus reuteri. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 54(14), 4989-4998. 10.1021/jf053126u
Princely, S., Basha, N. S., Kirubakaran, J. J., & Dhanaraju, M. D. (2013). Biochemical characterization, partial purification, and production of an intracellular beta-galactosidase from Streptococcus thermophilus grown in whey. European Journal of Experimental Biology, 3(2), 242-251.
Raveendran, S., Parameswaran, B., Ummalyma, S. B., Abraham, A., Mathew, A. K., Madhavan, A., & Pandey, A. (2018). Applications of microbial enzymes in food industry. Food Technology and Biotechnology, 56(1), 16-30. https://doi.org/10.17113/ftb.56.01.18.5491
Rehamnia, B., Lee, N. M., Kuktaite, R., & Kacem Chaouche, N. (2022). Screening of spore-forming bacteria with probiotic potential in Pristine Algerian Caves. Microbiology Spectrum, 10(5), e00248-22. https://doi.org/10.1128/spectrum.00248-22
Saqib, S., Akram, A., Halim, S. A., & Tassaduq, R. (2017). Sources of β-galactosidase and its applications in food industry. 3 Biotech, 7, 1-7. https://doi.org/10.1007/s13205-017-0645-5
Shelef, L.A. (2003). Bacillus: Detection. In Benjamin Caballero (Editor-in-Chief), Encyclopedia of Food Sciences and Nutrition (2nd ed.), 358-365. Cambridge: Academic Press. https://doi.org/10.1016/B0-12-227055-X/00075-4
Sewalt, V., Shanahan, D., Gregg, L., La Marta, J., & Carrillo, R. (2016). The generally recognized as safe (GRAS) process for industrial microbial enzymes. Industrial Biotechnology, 12(5), 295-302. https://doi.org/10.1089/ind.2016.0011
Sonune, N. & Garode, A. (2018). isolation, characterization and identification of extracellular enzyme producer Bacillus licheniformis from municipal wastewater and evaluation of their biodegradability. Biotechnology Research and Innovation, 2(1), 37-44. https://doi.org/10.1016/j.biori.2018.03.001
Su, Y., Liu, C., Fang, H., & Zhang, D. (2020). Bacillus subtilis: A universal cell factory for industry, agriculture, biomaterials and medicine. Microbial Cell Factories, 19, 1-12.
Volford, B., Varga, M., Szekeres, A., Kotogán, A., Nagy, G., Vágvölgyi, C., & Takó, M. (2021). β-galactosidase-producing isolates in mucoromycota: Screening, enzyme production, and applications for functional oligosaccharide synthesis. Journal of Fungi, 7(3), 229. https://doi.org/10.3390/jof7030229
Weisburg, W. G., Barns, S. M., Pelletier, D. A., & Lane, D. J. (1991). 16S ribosomal DNA amplification for phylogenetic study. Journal of Bacteriology, 173(2), 697-703. https://doi.org/10.1128/jb.173.2.697-703.1991
Các bài báo được đọc nhiều nhất của cùng tác giả
- Lư Ngọc Trâm Anh, Bùi Hoàng Đăng Long, Đặng Trí Trung, Nguyễn Ngọc Thạnh, Bùi Hoàng Đăng Long, Ngô Thị Phương Dung, Huỳnh Xuân Phong, Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn acid lactic có khả năng ứng dụng trong lên men nước đu đủ , Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp: Số 21 (2016): Phần B - Khoa học Tự nhiên
- Nguyễn Thị Hạnh, Nguyễn Thị Bích Hằng, Biến đổi khí hậu và vấn đề giáo dục biến đổi khí hậu cho học sinh trung học cơ sở ở tỉnh Sóc Trăng , Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp: Số 33 (2018): Phần A - Khoa học Xã hội và Nhân văn
- Bùi Hoàng Đăng Long, Huỳnh Xuân Phong, Nguyễn Ngọc Thạnh, Ngô Thị Phương Dung, Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn lactic chịu nhiệt từ phụ phẩm nông nghiệp , Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp: Số 31 (2018): Phần B - Khoa học Tự nhiên
- Phạm Thiếu Quân, Huỳnh Xuân Phong, Nguyễn Ngọc Thạnh, Ngô Thị Phương Dung, Thử nghiệm sản xuất ethanol từ dịch thủy phân vỏ trái ca cao sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae , Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp: Số 18 (2016): Phần B - Khoa học Tự nhiên
- Nguyễn Ngọc Thạnh, Phạm Thị Anh Thơ, Lưu Minh Châu, Bùi Hoàng Đăng Long, Huỳnh Xuân Phong, Khảo sát điều kiện nuôi cấy thích hợp cho khả năng sinh sắc tố và monacolin K từ Monascus purpureus , Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp: Tập 11 Số 2 (2022): Chuyên san Khoa học Tự nhiên (Tiếng Việt)
- Huỳnh Xuân Phong, Phạm Thiếu Quân, Nguyễn Ngọc Thạnh, Ngô Thị Phương Dung, Nghiên cứu khả năng thủy phân vỏ trái ca cao bằng acid ứng dụng trong sản xuất ethanol sinh học , Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp: Số 16 (2015): Phần B - Khoa học Tự nhiên