[论文解读] 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 28

一句话总结

本研究通过深层发酵优化了 *Streptomyces pulvereceus* MTCC 8374 的碱性蛋白酶生产，确定了最适条件为 pH 9.0、3% 接种量、33°C 温度、0.3% 淀粉、1.0% 酪蛋白和 1% NaCl，96 小时时获得最大蛋白酶活性 252 U。该菌株在优化条件下表现出高产且稳定的碱性蛋白酶生产特性，具有显著的工业应用潜力。

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.

研究动机与目标

• 从土壤中分离并表征一种高产碱性蛋白酶的 *Streptomyces* 菌株。
• 确定最大化蛋白酶产量的最佳培养条件（pH、温度、接种量、碳/氮源、NaCl）。
• 评估从 *Streptomyces pulvereceus* MTCC 8374 纯化蛋白酶的工业潜力。
• 建立使用公认安全（GRAS）微生物的可放大发酵工艺。

提出的方法

• 从印度瓦朗加尔的工业和农业区域采集土壤样品，进行系列稀释后涂布于酪蛋白琼脂平板，以富集产蛋白酶的菌株。
• 通过水解圈法筛选菌株的酪蛋白分解活性；S1 菌株水解圈最大（32 mm），被选为后续研究对象。
• 通过形态学和生化特性分析，并经 IMTECH 确认，该菌株鉴定为 *Streptomyces pulvereceus* MTCC 8374。
• 采用基础培养基进行深层发酵，变量包括碳源（淀粉、麦芽糖、果糖、木糖）、氮源（酪蛋白、大豆粉、酵母提取物、麦芽提取物）、pH（7–11）、温度（27–40°C）、接种量（1–5%）和 NaCl（0.5–1.5%）。
• 在 168 小时内每 24 小时测定一次蛋白酶活性，采用 Folin–Lowry 法，以酪蛋白为底物。
• 通过 4°C 下 10,000 rpm 离心 10 分钟收集上清液，以湿重（g/L）测定菌体生物量。

实验结果

研究问题

• RQ1 什么是最适 pH、温度和接种量，可使 *Streptomyces pulvereceus* 的碱性蛋白酶产量达到最大？
• RQ2 在深层发酵中，哪种碳源（淀粉、麦芽糖、果糖、木糖）可使蛋白酶产量最高？
• RQ3 哪种有机氮源（酪蛋白、大豆粉、酵母提取物、麦芽提取物）可导致最高的蛋白酶活性？
• RQ4 NaCl 浓度（0.5%、1.0%、1.5%）如何影响蛋白酶产量和微生物生长？
• RQ5 发酵过程中蛋白酶产量在何时达到峰值，其与菌体生物量积累的关系如何？

主要发现

• 在 96 小时培养时蛋白酶活性达到最大值（252 U），此时菌体生物量也达到峰值（1.52 g/L）。
• 蛋白酶生产的最适 pH 为 9.0，3% 接种量和 33°C 温度下活性最高。
• 在碳源中，0.3% 淀粉产生的蛋白酶产量最高，其次为麦芽糖、果糖和木糖。
• 在氮源中，1.0% 酪蛋白导致最高的蛋白酶活性，其次为大豆粉、酵母提取物和麦芽提取物。
• 培养基中 1.0% NaCl 的浓度使蛋白酶产量最高（252 U），优于 0.5% 和 1.5% 的浓度。
• 菌株 *Streptomyces pulvereceus* MTCC 8374 被证实是碱性蛋白酶的新来源，首次报道该菌株可产蛋白酶。