جداسازی، شناسایی و تعیین خصوصیات یک گونه مخمر مولد آمیلاز و کاربرد آن در تولید کاروتنوییدها با استفاده از کشت توأم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد بیوتکنولوژی گروه زیست‌شناسی دانشگاه اصفهان

2 کارشناس ارشد میکروبیولوژی، دانشگاه اصفهان

3 دانشیار بیوشیمی گروه زیست‌شناسی دانشگاه شهرکرد

چکیده

نشاسته پلی ساکاریدی گیاهی است که طی سالهای اخیر به دلیل افزایش تولید و فرآوری آن در ایران، پساب حاصل از آن از آلاینده‌های زیست محیطی محسوب می‌گردد. در این تحقیق، پس از جداسازی یک گونة مخمری مصرف کنندة نشاسته (مولد آمیلاز) و شناسایی آن به عنوان کریپتوکوکوس آیروس، برخی خصوصیات آن از لحاظ الگوی ترشح آمیلازها ، نحوه تجزیة نشاسته، ویژگی آمیلازهای مترشحه و قابلیت آن در تولید کاروتنوییدها با استفاده از کشت توأم مورد بررسی قرار گرفت. طبق نتایج به دست آمده مخمر کریپتوکوکوس آیروس قادر به تجزیه و مصرف نشاستة محلول و نشاستة خام ذرت است؛ مصرف نشاستة خام در میان مخمرها جزء صفات نادر بوده و از لحاظ صنعتی اهمیت ویژه‌ای دارد. همچنین مخمر مولد آمیلاز قادر به تجزیه کامل نشاستة محلول در طی مدت 10 ساعت اولیه کشت و تبدیل کامل آن به مجموعه‌ای از قندهای احیا کننده است و لذا با توجه به دسته‌بندی مخمرها از لحاظ الگوی ترشح آمیلازها، این مخمر جزء مخمرهای تند رشد بر روی نشاسته محسوب می‌شود. عدم بیماری‌زایی، رشد مناسب این گونه بر روی نشاستة خام و محلول، مقاومت دمایی مناسب (کمتر از °C55) مجموعة آمیلازهای مترشحه و نیز pH مطلوب حدود 6-5/5 برای فعالیت مجموعة آمیلازهای مترشحه توسط مخمر کریپتوکوکوس آیروس، بهره‌گیری از این مخمر را در فرآیندهای صنعتی برای تولید محصولات میکروبی میسر می‌سازد. در کشت توأم مخمر کریپتوکوکوس آیروس به همراه یک گونه از مخمر رودوتورولا به عنوان مخمر مولد کاروتنوییدها که به عنوان مرحله آزمایشگاهی تولید کاروتنوییدها انجام گرفت، طیف جذبی کاروتنوییدهای تولید شده در w/v%3 نشاستة محلول  بررسی گردید و مشخص شد که کیفیت کاروتنوییدهای تولید شده نسبت به کشت خالص مخمر رودوتورولا، تغییری نیافته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Isolation and Characterization of an Amylase Producing Yeast and its Application in Carotenoid Production Using Dual Culture

نویسندگان [English]

  • Iraj Nahvi 1
  • Rasool Shafiee 2
  • Behzad Shareghi 3
1 Professor of Biotechnology, Isfahan University, Isfahan, Iran
2 Grad. Student of Microbiology, Isfahan University, Isfahan, Iran
3 Associate Professor of Biochemistry, Shahrekord University, Shahrekord, Iran
چکیده [English]

Starch is a plant polysaccharide with unique applications in Iran. Its increasing production and processing recently have led to large volumes of industrial effluent as an environmental pollutant. In this study, an amylase producing yeast is isolated and identified as “Cryptococcus aerius” to investigate some of its characteristics such as its amylase secretion and starch digesting patterns, kinetics of amylase complex, and its capability for carotenoid production in dual culture. The results indicate that C.aerius is capable of soluble and raw maize starch digestion and assimilation. Raw starch digestion is scarce among yeast species; hence, it is industrially important. C.aerius digests soluble starch in the first 10 hours of cultivation and on the basis of amylase secreting patterns, it is therefore categorized with fast growing species on starch as carbon source. Non-pathogenicity, digestion of raw starch, heat stability of the secreted amylases complex (>55˚C), and the optimum pH level of 5.5- 6 for amylases complex are the set of properties that make this species capable of use in microbial production on an industrial scale. Absorption of carotenoid extract obtained from dual fermentation of C.aerius and Rhodotorula sp. indicates that the quality of carotenoids produced in dual fermentation is the same as that produced from pure Rhodotorula sp culture.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Starch
  • Amylase
  • Yeast
  • Cryptococcus Aerius
  • Carotenoids
  • Dual Fermentation

1- مرتضوی، ع. ( 1376) . " بیوتکنولوژی، میکروبیولوژی صنعتی"، دانشگاه فردوسی، مشهد، 357-336.

2- Lehninger, A. (1982). "Principles of biochemistry." Worth publication, Inc. 277-299.

3- شهیدی ،ف.، جعفری، م. (1378). " کارخانههای مواد غذایی"، دانشگاه فردوسی، مشهد، 252-232.

4-"Iranian information about industries. <http : // www. Farsindustry.org.ir> (2005/01/09).

5- Berry, D. R., Russell, I., and Stewart, G. G. (1987). "Yeast biotechnology." Allen and Unwin, 289-293.

6- Reed, G., and Nagodawithana, T.W. (1991). "Yeast technology." second ed., Van Nostrand Reinhold, 37-89.

7- Kurtzman, C. P., and Fell, J. W. (1998). "The yeast (Ataxonomic study)." Elsvier.

8- Valter, R.L., and Machado, K.M.G. (1990). "Production of amylases by yeasts." J. Can. Microbiol., 36, 751-753.

9-Walker, G.M. (2000). "Yeast physiology and biotechnology." John Wiley and Sons, England, 54, 283-311.

10- Abouzied, M. M., and Reddy, C. A. (1986)." Direct fermentation of potato starch to ethanol by cocultures of Aspergillus niger and Saccharomyces cerevisiae." J. Appl. Environ. Microbiol., 52)5(, 1055-1059.

11- Chi, Z., Liu, J., and Zhang,W.(2001)."Trehalose accumulation from soluble starch by Saccharomycopsis fibuligera sdu." J. Enzyme and Microbial Technology, 28, 240-245.

12- Crowe, L.M. (2000). "Lesson from nature: Preservation of memberanes by trehalose." Comparative Biochemistry and Phisiology.Part A, 126, S1-S163.

13- Housna, C.G., Brandet, E.V., Thevelein, J., Hohman, S., and Prior, B. (1998). "Role of trehalose in survival of Saccharomyces cerevisiae under osmotic stress." J. Microbiology, 144, 671-680.

14- Johnson, E. A., and Schroeder, W. A. (1995). "Microbial carotenoids." J. Advance in Biochemical Engineering, 53, 119-178.

15- Margalith, P. Z. (1992). "The carotenoieds, in: Pigment microbiology." First ed., Chapman and Hall, London, 32-76.

16- Johnson, E. A., Villa, T. G., and Lewis, M. J. (1980). "Phaffia rhodozyma as an asthazanthin source in salmonoid diets." J. Aquaculture, 20, 123-134.

17- Johnson, E. A., Lewis, M. J., and Grau, C. R. (1980). "Pigmentation of egg yolks with astaxanthin from the yeast Phaffia rhodozyma." J. Poultry Science., 59, 1777-1782.

18- Waites, M. J., Morgan, N., Rockey, J.S., and Higton, G. (2001). "Industrial microbiology, An introduction." Blackwell Science, 94-109.

19- نحوی ، ا.، واعظ ، م. ، امتیازی ، گ. (1379). "بررسی مخمرهای تولید کننده کاروتنویید درختان توس در شمال ایران، روستای شهرستانک." مجله پژوهش و سازندگی، شماره 48، 74-70.

 20- واعظ، م. (1378). "جداسازی و شناسایی مخمرهای تولید کننده کاروتنویید و کاربرد آن در صنعت." پایان نامه کارشناسی ارشد، گروه زیست شناسی دانشگاه اصفهان.

21- Macfaddin, J. F. (2000). "Biochemical tests for identification of medical bacteria." Third, ed., Lippincott Williams and Wilkins, 412-423.

22-Willson, J.J., and Ingeledew, W.M. (1982). "Isolation and characterization of schwaniomyces alluvius amylolytic enzyme." J. Appl. Environ. Microb., 44 (2), 301-307.

23- Bernfeld, P., Colowick,S. P., and Kalpan, N. O. (1995). "Methods in enzymology." Vol 1, Academic press, New York, 1149.

24- De Mot, R., and Verachtert, H . (1987). "Purification and characterization of extracellular α-amylase and glucoamylase from the yeast candida antractica CBS 6678." J. Biotech., 104( 12)644-649.

25- Iefuji, H., Chino, M., Kato, M., and Iimura, Y. (1996). "Raw-starch digesting and thermostable α-amylase from the yeast Cryptococcus sp.S-2: purification, characterization,cloning and sequencing."
J. Biochem., 318, 989-996.

26- Dowhanick, T. M., Russell, S. W., Scherer, G. G., and Seligy, V. (1990). "Expression and regulation of glucoamylas from the yeast schwaniomyces castellii. " J. Bacteriol., 172 ) 52(, 2360-2366.

27- Pandey, A., Nigam, P., Soccol, C. R., Soccol, V. T., and  Singh, D. (2000). "Review article: Advances in microbial amylases." J. Biotechnol. Appl. Biochem., 31, 135-152.