نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

مربی گروه علوم آزمایشگاهی دانشگاه آزاد اسلامی واحد بروجرد

چکیده

ماده‌ی گزیلان یک پلی‌ساکارید ناهمگن است که بخش عمده‌ی همی‌سلولز دیواره‌ی سلولی گیاهان را تشکیل می‌دهد. گزیلانازها (EC 3.2.1.8) آنزیم‌هایی هستند که از گونه‌های مختلف میکروارگانیسم‌ها استخراج شده‌اند و می‌توانند پیوند گزیلوزیدی اسکلت گزیلان را تجزیه و گزیلوز و سایر مونوساکاریدها را تولید کنند.
در این تحقیق ابتدا آنزیم گزیلاناز از باکتری باسیلوس استئاروترموفیلوس (ATCC 12980) به‌وسیله‌ی رسوب با سولفات آمونیوم، کروماتوگرافی ژل فیلتراسیون با سفادکس G-100 و کروماتوگرافی تعویض یونی با دی اتیل آمینو اتیل- سلولز تخلیص شد و کارایی آن در هیدرولیز دو نوع گزیلان (گزیلان درخت غان و گزیلان جو دو سر) مطالعه شد. کروماتوگرافی ستونی دی اتیل آمینو اتیل- سلولز در سه پیک مجزامشاهده شد که فقط یک پیک فعالیت گزیلانازی نشان داد و درجه‌ی تخلیص به‌دست آمده از فراکسیون‌های این پیک معادل 09/63 تعیین شد.
فعالیت ویژه‌‌ی آنزیم تخلیص‌شده برابر با 7/87 واحد بین‌المللی بر میلی‌گرم به‌دست آمد و بازده تخلیص آن 45/17 درصد تعیین شد. مقدار هیدرولیز گزیلان درخت غان و گزیلان جو دو سر با این آنزیم به ترتیب، 100 و 8/56 درصد در مدت 24 ساعت بود. با توجه به نتایج به‌دست آمده مشخص شد که استفاده از آنزیم گزیلاناز تخلیص‌شده در صنایعی که در آن‌ها از چوب درخت غان استفاده می‌شود، مناسب است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Comparative hydrolysis effect of industrial xylanase purified from Bacillus stearothermophilus (ATCC 12980) on two kinds of xylan

نویسندگان [English]

  • Zohreh Faezi Zadeh
  • Amir Gharib

Laboratory Science Dept., Para-medical school, Islamic Azad University, Branch of Brojerd, Iran

چکیده [English]

Xylan the major portion of the hemicellulose of plant cell wall is a heterogeneous polysaccharide. Xylanases(EC:3.2.1.8) are enzymes obtained from different species of microorganisms that degrade the xylosidic linkages of xylan’s backbone producing xylose plus other monoresidues. In this study xylanase of Bacillus stearothermophilus (ATCC 12980) was purified from culture broth supernatant using ammonium sulfate precipitation, gel filtration on sephadex G-100 followed by ion exchange chromatography on DEAE-cellulose and hydrolysis effect of purified xylanse on two kinds of xylan (birch wood and oat spelts) was studied. In DEAE-cellulose column chromatography, three protein peaks F-1a, F-1b and F-1c were appeared. Among these peaks, only F-1b showed xylanase activity and the degree of purification attained 63.09 fold. The specific activity and purification fold of the purified xylanase was 87.7 U/mg of protein and 17.45, respectively. Hydrolysis of birch wood and oat spelts by purified xylanase was 100% and 56.8% in 24 h, respectively.In conclusion, these data suggested that purified xylanase can be suitable for industrial applications in that birch wood was used.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bacillus stearothermophilus
  • Xylanase
  • Purification
  • Chromatography

 Arora N., Banerjee A.K., Mutyala S. Murty U.S. (2009) “ Comparative characterization of commercially important xylanase enzymes Bioinformation. 3(10): 446-53.

 Chanjuan L., Hong Y., Shao Z., Lin L., Huang X., Liu P., Wu G., Meng X.,  Liu Z. (2009) “ Novel Alkali-Stable, Cellulase-Free Xylanase from Deep-Sea Kocuria sp. Mn 22” J. Microbiol. Biotechnol. 19(9) :873-80.

Collins T., Gerday C., Feller G. (2005)   “ Xylanases, xylanase families and extremophilic xylanases” FEMS Microbiol. Rev. 29: 3-23.

German D.P., Bittong R. A. (2009) “Digestive enzyme activities and gastrointestinal fermentation in wood-eating catfishes J. Comp. Physiol. 179(8):1025-42.

 Gupta S., Bhushan B., Hoondal G.S. (2000) “Isolation, purification and characterization of xylanase from Staphylococcus sp.SG-B andits application in biobleaching of kraft pulp” J.Appl. Microbiol. 88: 325-334.

 He J., Yu B., Zhang K., Ding X., Chen D. (2009) “Expression of endo-1, 4-beta-xylanase from Trichoderma reesei in Pichia pastoris and functional characterization of the produced enzyme” BMC Biotechnol. 9 :56-61.

 

 

 

 

Jommuengbout P., Pinitglang S., Kyu K.L., Ratanakhanokchai K.(2009)    “ Substrate-binding site of family 11 xylanase from Bacillus firmus K-1 by molecular docking” Biosci. Biotechnol. Biochem. 73(4): 833-9.

Kar S., Mandal A., Mohapatra K. (2006) “Production of cellulose-free xylanase by trichoderma reesei SAF3” Brazillian Journal of Microbiology.37: 462-464.

 Khasin A., AlchanatiI., Shoham Y. (1993) “Purification and characterization of a thermostable xylanase from Bacillus stearothe-rmophilus T-6”  Appl. Enviroment. Microbiol. 1725-1730.

 Laemmli U.K. (1970) “Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of Bacterio phage T4” Nature. 227: 680 – 685.

 Lee J.M., Shin J.W., Nam J.K., Choi J.Y., Jeong C.S., Han I.S., Nam S.W., Choi Y.J., Chung D.K. (2009) “ Molecular cloning and expression of the trichoderma harzianum C4 endo-beta-1, 4-Xylanase Gene in Saccharomyces cerevisiae” J. Microbiol. Biotechnol. 19(8): 823-8.

Lowry H.H., RosenbroughN.J. (1951) “ Protein measurment with the folin Phenol reagent” J. Biol. Chem. 193: 265 – 275.

Mandeva R., Dimitrov P., Emanuilova E.(1998) “ General characteristics of two xylanolytic bacterial strains isolated from Bulgarion hot springs” J. Cul. Collections. 2: 3-9.

Mathlouthi N., Mohamed M.A., Larbier M. (2003) “Effect of enzyme preparation containing xylanase and beta glucanase on performance of laying hens fed wheat/barleyor maize/soybean meal-based diets” Br. Poult. Sci.44:60– 66.

Meng X., Shao Z., Hong Y., Lin L., Li C., Liu Z. (2009) “ A Novel pH-Stable, Bifunctional Xylanase Isolated from a Deep-Sea Microo-rganism, Demequina sp. JK4” J. Microbiol. Biotechnol. 19 (10): 1077-84.

Miller G.L. (1959) “ Use of dinitrosali-cylic acid reagent for determination of reducing sugar” Anal. Chem. 31: 238 – 44.

Nanmori T., Watanabe T., Shinke, R., Kohno A., Kawamura Y.(1990)        “Purification and properties of thermostable Xylanase and b-Xyla-ase produced by a newly isolated Bacillus stearothermophilus strain” Journal of Bacteriology: 6669-6672.

 Ohbuchi T., Takahashi T., Azumi N., Sakaino, M. (2009) “ Structual analysis of neutral and acidic xylooligosaccharides from hardwood kraft pulp and their utilization by intestinal bacteria in vitro” Biosci. Biotechnol. Biochem. 73(9): 2070-6.

 Parkkinen T., Hakulinen N., Tenkanen M., Siika-aho M., Rouvinen J. (2004) “ Crystallization and prelim-inary X-ray analysis of a novel Trichoderma reesei xylanase IV belonging to glycoside hydrolase family 5” Acta Crystallogr. D: Biol. Crystallogr. 60: 542–544

 Rahman Z., Shida Y., Furukawa T., Suzuki Y., Okada H., Ogasawara W.,  Morikawa Y. (2009) “ Appli-ation of Trichoderma reesei cellulase and xylanase promoters through homologous recombination for enhanced production of extracellular beta-glucosidase I” Biosci. Biotech-ol. Biochem. 73(5): 1083-9.

 Ratanakhanok C.K., Kyu K.L.,   Tanticharoen  M. (1999) “ Purifiction and properties of a Xylan-binding end oxylanse from alkaliphilic Bacillus sp. Strain k-1” Appl. Envi-on. Microbiol. 65(2), 694-697.

Roy N., Rana M., Uddin S. (2003)  “Isolation and some properties of new xylanase from the intestine of herbivorous insects (Samia cynthia pryeri) ” J.Biol.Sci.4(1): 27-33.

Shrivastava S., Poddar R., Shukla P., Mukhopadhyay K.(2009) “ Study of codon bias perspective of fungal xylanase gene by multivariate analysis” Bioinformation. 27;3(10): 425-9.