Получение целлюлаз и ксиланаз актинобактериями, выделенными из серрадо штата Минас-Жерайс
Produção de celulases e xilanases por actinobactérias isoladas do cerrado mineiro
Goulart, Patrícia de Fátima Pereira, Duarte, Whasley Ferreira, Schwan, Rosane Freitas, Sales, Alenir Naves de, Valeriano, Carolina, Dias, Disney Ribeiro, Piccoli, Roberta Hilsdorf
enzimas solo enzymes
Аннотация (перевод)
В целом почва является одной из самых разнообразных и гетерогенных сред обитания для Bacteria и Archaea на планете. Среди бактерий тип Actinobacteria, состоящий из грамположительных микроорганизмов, выделяется своим широким биотехнологическим применением, таким как получение биологически активных соединений, включая антибиотики, ферменты и ряд других метаболитов, представляющих промышленный интерес. Актинобактерии выделяли из различных биомасс по всему миру. Однако бразильский Серрадо, отличающийся значительным биоразнообразием, слабо исследован в плане биопроспектинга видов актинобактерий с потенциальным биотехнологическим применением. Таким образом, данное исследование было направлено на выделение актинобактерий из почвы бразильского Серрадо в сезон обильных осадков. В общей сложности 1.432 штаммов актинобактерий было выделено в муниципалитетах Arcos, Passos и Luminárias (Minas Gerais State, Brazil). Почвы были охарактеризованы с помощью химического и микробиологического анализа. Микробиологический анализ позволил идентифицировать девять родов (Streptomyces, Artrobacter, Rhodococcus, Amycolatopsis, Microbacterium, Frankia, Leifsonia, Nakamurella e Kitasatospora) и 92 различных вида в сезон обильных осадков. Значения pH образцов почвы из трех регионов варьировали от 4.1 до 5.5. Существенных различий в концентрациях фосфора, магния и органического вещества в почвах между исследованными районами выявлено не было. Образцы из района Arcos продемонстрировали высокое содержание алюминия, что, по-видимому, не повлияло на обнаруженные популяции актинобактерий. Полученные данные свидетельствуют о том, что численность и разнообразие видов актинобактерий в тропических почвах представляют собой огромный, все еще малоизученный ресурс для получения биологически активных соединений. Биотехнологический потенциал идентифицированных актинобактерий оценивался по способности изолятов продуцировать ферменты целлюлолитического и ксиланолитического комплексов. Выделенные штаммы оценивались в оба исследуемых сезона — с высоким и низким уровнем осадков, причем последние данные были взяты из другого исследования, проведенного на том же участке отбора проб. Предварительные полуколичественные тесты, проведенные в чашках Петри с карбоксиметилцеллюлозой CMC и ксиланом древесины бука в качестве источников углерода, выявили среди 92 идентифицированных видов 11 потенциальных видов-продуцентов ферментов, все из которых принадлежат к роду Streptomyces. Затем эти виды культивировали на тех же субстратах в условиях глубинного брожения и анализировали продукцию ферментов endoglucanase, β-glucosidase, endoxylanase и β-xylosidase. Наилучшие результаты по продукции фермента endoxylanase были получены для Streptomyces termitum. Впоследствии этот штамм культивировали на лигноцеллюлозных отходах (жом и солома сахарного тростника, а также шелуха какао) in natura и после предварительной обработки. Среда, содержащая жом сахарного тростника in natura, показала наилучшие результаты по продукции фермента endoxylanase. Затем была предложена экспериментальная модель для оптимизации продукции фермента на указанном субстрате путем варьирования концентраций жома сахарного тростника, дрожжевого экстракта и pH культуральной среды. Результаты показали, что максимальная продукция фермента (в 25.8 раза выше) наблюдалась при сочетании 2.75% жома сахарного тростника и 1.0 g/L дрожжевого экстракта в щелочной культуральной среде (pH 9.7). Полученные результаты позволяют предложить использование вида Streptomyces termitum в биотехнологических процессах благодаря продукции endoxylanase на простой и экономичной культуральной среде.
Оригинальная аннотация
In general, the soil is one of the most diverse and heterogeneous habitats for Bacteria and Archaea in the planet. Among bacteria, Phylum Actinobacteria, consisting of micro-organisms Gram-positives, stands out for its wide biotechnological application, such as producing of bioactive compounds, including antibiotics, enzymes and several other metabolites of industrial interest. The Actinobacterias have been isolated in various biomass, all over the world. However, the Brazilian Cerrado, whose rich biodiversity is significant, has been poorly explored in the bioprospecting of actinobacterias species with potential biotechnological applications. Thus, this study aimed to isolate actinobacterias from Brazilian Cerrado soil during the season of high rainfall. A total of 1.432 actinobacterias strains were isolated in the municipalities, Arcos, Passos and Luminárias (Minas Gerais State, Brazil). The soils were characterised by chemical and microbiological analysis. The microbiological analysis led to the identification of nine genus (Streptomyces, Artrobacter, Rhodococcus, Amycolatopsis, Microbacterium, Frankia, Leifsonia, Nakamurella e Kitasatospora) and 92 distinct species in the season of high rainfall. The pH values of the soil samples from three regions varied from 4.1 to 5.5. There was not significant difference in the concentrations of phosphorus, magnesium and organic matter in the soils, among the studied areas. The samples from Arcos area showed large amounts of aluminum, which does not seem to have affected the actinobacterias populations found. The present data suggest that the number and diversity of actinobacterias species in tropical soils represent a vast resource, still little explored, for the production of bioactive compounds. The biotechnological application of actinobacterias identified was assessed as the ability of the isolated to produce enzymes of cellulolytic and xylanolytic complex. The strains isolated were evaluated in both seasons studied, high and low rainfall, being these last from another study, realized in the same sampling site. Preliminary semi-quantitative tests, made in Petri plates containing carboxymethylcellulose CMC and beech wood xylan as carbon sources, indicated, among the 92 species identified, 11 potential species producing enzymes, all belonging to the Streptomyces genus. The species were subsequently grown in the same substrates in submerged fermentation and analyzed for the enzymes production endoglucanase, β-glucosidase, endoxylanase and β-xylosidase. The best results were obtained in endoxylanase enzyme production by Streptomyces termitum. Subsequently, the strain was grown on lignocellulosic residues (bagasse and straw sugar cane and cocoa straw) in natura and pre-treated. The medium containing sugar cane bagasse in natura showed best results for the production of endoxylanase enzyme. An experimental model was then, proposed to optimize the production of the enzyme in said substrate, varying concentrations of sugar cane bagasse, yeast extract and pH from the medium culture. The results showed that the highest enzyme production (25.8 times higher) was when combining 2.75% sugar cane bagasse and 1.0 g/L of yeast extract to the medium culture alkaline (pH 9.7). From the results obtained may suggest the use of Streptomyces termitum species in biotechnological processes, due to production of endoxylanase in a medium culture simple and economical.
Идентификаторы
Canonical: https://research.holos.house/w/0ae249a2-137a-457e-a35c-eb21c2bb8ec8