[論文レビュー] Optimization of Production Protocol of Alkaline Protease by Streptomyces pulvereceus

D. Jayasree, Tripti Kumari+3 more|arXiv (Cornell University)|Jan 30, 2010

Enzyme Production and Characterization参考文献 4被引用数 28

ひとこと要約

本研究では、水中撹乱発酵を用いて、*Streptomyces pulvereceus* MTCC 8374のアルカリプロテアーゼ生産を最適化した。最適条件はpH 9.0、3%インoculum、33°C、0.3%デンプン、1.0%カゼイン、1%NaClであり、96時間で最大252 Uのプロテアーゼ活性が得られた。この株は最適条件下で高収率かつ安定したアルカリプロテアーゼを産生するため、強力な産業的応用可能性を示している。

ABSTRACT

Extra cellular alkaline protease producing species is an isolate from soil which was characterized and identified as Streptomyces pulvereceus MTCC 8374. Studies on submerged fermentation revealed that maximum level of enzyme production was during early stationary phase. Optimum pH, inoculum and temperature were 9.0, 3 percent and 33 C respectively. Among carbon sources 0.3 peccent starch gave a maximum production followed by maltose, xylose and fructose. High yield of protease production was reported with 1.0 percent casein followed by soybean meal, yeast extract and malt extract. Further, it was optimized with 0.5 percent, 1.0 percentand 1.5 percent of NaCl among which 1 percent NaCl resulted in maximum level of protease. The protease profile of the isolate shows its potential as a good source for industrial application.

研究の動機と目的

• 土壌から高収率のアルカリプロテアーゼ産生*Streptomyces*株を分離・特徴づけること。
• プロテアーゼ収量を最大化するための文化的な最適条件（pH、温度、インオキュラム、炭素源・窒素源、NaCl）を同定すること。
• *Streptomyces pulvereceus* MTCC 8374の精製プロテアーゼの産業的応用可能性を評価すること。
• 一般に認識された安全（GRAS）微生物を用いた、スケーラブルなアルカリプロテアーゼ生産のための発酵プロトコルを確立すること。

提案手法

• インド・ワラングァルの産業的および農業的地域から採取した土壌採取物を、逐次希釈し、カゼインアgarに植え付けて、プロテアーゼ産生株の増幅を図った。
• ゾーンの水解によるカゼイン分解能をスクリーニングしたところ、S1は最大32 mmのゾーンを示し、さらなる研究に選ばれた。
• 形態的および生化学的特徴づけに加え、IMTECHによる確認により、この株は*Streptomyces pulvereceus* MTCC 8374と同定された。
• ベース培地を用いた水中撹乱発酵を実施し、炭素源（デンプン、マルトース、フルクトース、キシトース）、窒素源（カゼイン、大豆たん白、イーストエキス、マルトエキス）、pH（7–11）、温度（27–40°C）、インオキュラム（1–5%）、NaCl（0.5–1.5%）を変動させた。
• 24時間ごとの時間間隔で168時間にわたり、カゼインを基質として用い、Folin–Lowry法によりプロテアーゼ活性を測定した。
• バイオマスは湿重量（g/L）で定量し、4°Cで10,000 rpmで10分間遠心分離により上清を回収した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 *Streptomyces pulvereceus*の最大アルカリプロテアーゼ産生のための最適pH、温度、インオキュラムサイズは何か？
• RQ2 水中撹乱発酵において、どの炭素源（デンプン、マルトース、フルクトース、キシトース）がプロテアーゼ収量を最大にするか？
• RQ3 どの有機的窒素源（カゼイン、大豆たん白、イーストエキス、マルトエキス）が最高のプロテアーゼ活性をもたらすか？
• RQ4 NaCl濃度（0.5%、1.0%、1.5%）は、プロテアーゼ産生および微生物成長にどのように影響するか？
• RQ5 発酵過程において、プロテアーゼ産生がピークに達するのはどの時点か？また、バイオマス蓄積とどのように相関するか？

主な発見

• 最大プロテアーゼ活性（252 U）は、96時間の培養で達成され、同時にバイオマスも最大（1.52 g/L）に達した。
• プロテアーゼ産生の最適pHは9.0であり、3%のインオキュラムサイズと33°Cの温度が最高の活性をもたらした。
• 炭素源の中で、0.3%デンプンが最も高いプロテアーゼ収量を示し、次いでマルトース、フルクトース、キシトースの順であった。
• 窒素源の中で、1.0%カゼインが最高のプロテアーゼ活性を示し、次いで大豆たん白、イーストエキス、マルトエキスの順であった。
• 培地に1.0%NaClを添加した場合が、プロテアーゼ産生が最も高かった（252 U）、0.5%および1.5%の濃度よりも優れていた。
• *Streptomyces pulvereceus* MTCC 8374は、アルカリプロテアーゼの新規供給源として確認され、この株によるプロテアーゼ産生は初めての報告であった。