Wpływ czynników środowiskowych na biosyntezę lipopeptydów przez Bacillus spp.

• Autorzy: Katarzyna Czaczyk , Agnieszka Marciniak , Wojciech Białas , Wojciech Mueller , Kamila Myszka

Warianty tytułu

The Effect of Environmental Factors Influencing Lipopeptide Biosurfactants Biosynthesis by Bacillus spp.

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

Celem przeprowadzonych badań było ustalenie czy bakterie z rodzaju Bacillus są zdolne do syntezy lipopeptydów (surfaktina, iturina) i w jaki sposób warunki środowiskowe wpływają na produkcję tych związków. W badaniach użyto dziewięciu szczepów bakterii z rodzaju Bacillus. Badając wpływ poszczególnych czynników środowiskowych, warunki hodowli modyfikowano poprzez zmienną dostępność źródła azotu i węgla, pH, temperaturę oraz czas. Wydajność biosyntezy lipopeptydów oznaczano techniką wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC). Plan doświadczeń i analizę wyników przeprowadzono z wykorzystaniem programu komputerowego Design of Experiments. W pierwszym etapie eksperymentów określono wydajność biosyntezy surfaktiny i ituriny w warunkach optymalnych. Wykazano, że badane szczepy Bacillus spp. charakteryzowały się zróżnicowanymi zdolnościami do biosyntezy wymienionych związków. Największą wydajność produkcji surfaktiny wykazał szczep Bacillus cereus (70,85 mg/l). Biosynteza ituriny kształtowała się na bardzo niskim poziomie (0,01 - 0,35 mg/l). W drugim etapie badań określono wpływ czynników środowiskowych na wydajność produkcji lipopeptydów. Obiektem badań były cztery szczepy bakterii z rodzaju Bacillus, najefektywniejsze pod względem produkcji lipopeptydów, dla których przeprowadzono hodowle w warunkach ustalonych na podstawie wybranego modelu planowania doświadczeń. Na podstawie analizy statystycznej stwierdzono, że największy wpływ na biosyntezę surfaktiny przez badane szczepy miała dostępność źródła azotu, pH oraz interakcje pomiędzy pH podłoża hodowlanego i zawartością glukozy. (abstrakt oryginalny)

EN

The purpose of these investigations was to determine the effect of environmental factors (nutrient concentrations, temperature, pH and time of culture) on surfactin and iturin biosynthesis by Bacillus spp. The studies were carried out with nine Bacillus spp. strains (also isolated from natural environments). To compare the effect of each factor on surface-active compounds production, the experiments were designed as a factorial search with the three levels for each variable and response surface method was used. The ability to lipopeptide biosurfactants production by examined Bacillus spp. strains was investigated using HPLC technique. Experiment design and results analysis were done by DoE programme. In the first step of experiments production of surfactin and iturin in optimal conditions was investigated. It has been shown that the yield of biosynthesis of lipopetide biosurfactants by examined Bacillus spp. strains varied according to species of bacteria. The highest production of surfactin was observed for Bacillus cereus (70,85 mg/l). Iturin biosynthesis was very poor in these conditions (from 0,01 to 0,35 mg/l). In the second step of investigations an influence of environmental factors on lipopetide biosurfactants was investigated. The target of this tests were of four different Bacillus spp. strains, the most effective towards to lipopetide production for whom culturing was done in designed conditions according to DoE model. Conducted experiments indicate that availability of nitrogen source, pH, interactions between pH in culture medium and content of glucose, influenced the surfactin production in all used strains. Statistically significant correlations were also noted between examined factors. (original abstract)

Słowa kluczowe

PL

Żywność; Mikrobiologia; Biotechnologia; Wyniki badań

EN

Food; Microbiology; Biotechnology; Research results

• Czasopismo: Żywność: nauka - technologia - jakość
• Rocznik: 14 (2007)
• Numer: nr 1 (50)
• Strony: 140--149

Twórcy

autor

Katarzyna Czaczyk

• Akademia Rolnicza w Poznaniu

autor

Agnieszka Marciniak

• Akademia Rolnicza w Poznaniu

autor

Wojciech Białas

• Akademia Rolnicza w Poznaniu

autor

Wojciech Mueller

• Akademia Rolnicza w Poznaniu

autor

Kamila Myszka

• Akademia Rolnicza w Poznaniu

Bibliografia

• [1] Ahimou F., Jacques P., Deleu M.: Surfactin and iturin A effects on Bacillus subtilis surface hydrophobity. Enzym. Microb. Technol., 2000, 27, 749-754.
• [2] Bennett J. W., Bentley R.: What's in a name? - Microbial secondary metabolism. Adv. Appl. Microbiol., 1989, 34, 1-28.
• [3] Castellanos T., Ascenico F., Bashan Y.: Starvation-induced changes in the cell surface of Azospirillum lipoferum. FEMS Microbiol. Ecol., 2000, 33, 1-9.
• [4] Cooper D. G., Goldenberg B. G.: Surface-active agents from two Bacillus species. Appl. Environ. Microbiol., 1987, 53, 224-229.
• [5] Domańska A., Kisielewska E.: Charakterystyka powierzchniowo czynnych metabolitów drobnoustrojów. Post. Mikrobiol., 1996, 35 (4), 427-447.
• [6] Duitman E., Hamoen L., Rembold M., Venema G., Seitz H., Saenger W., Bernhard F., Reinhardt R., Schmidt M., Ullrich C., Stein T., Leenders F., Vater J.: The mycosubtilin synthetase of Bacillus subtilis ATCC 6633: a multifuncional hybrid between a peptide synthethase, an amino transferase, and a fatty acid synthase. Poc. Natl. Acad. Sci., 1999, 96(23), 13294-13299.
• [7] Lin S.C., Chen Y.C., Lin Y.M.: General approach for the development of high-performance liquid chromatography methods for biosurfactant analysis and purification. J. Chrom. A, 1998, 825, 149- 159.
• [8] Mazurkiewicz J.: Związki powierzchniowo czynne wytwarzane przez mikroorganizmy. Żywność. Technologia. Jakość, 1996, 3 (8), 60-69.
• [9] Mazurkiewicz J., Kisielewska E.: Poszukiwanie szczepów bakterii z rodzaju Bacillus produkujących związki powierzchniowo czynne. Żywność. Technologia. Jakość, 1996, 1(6), 51-60.
• [10] Razafindralambo H.: Contribution to the study of surface-active properties of Bacillus subtilis lipopeptides. 1996, http://www,bib.fsagx.ac.be/library/base/eng/these/1996/raz.html.
• [11] Sanin S.L., Sanin F.D., Bryers J.D.: Effect of starvation on the adhesive properties of xenobiotic degrading bacteria. Proc. Biochem., 2003, 38, 909-914.
• [12] Thomashow L.S., Bonsall R.F., Weller D.M.: Detection of antibiotics produced by soil and rhizosphere microbes in situ: examples of HPLC systems for antibiotics produced in situ. 2002, http://www.wsu.edu/~mavrodi/Documents/Table2.pdf
• [13] Trojanowska K., Gulewicz K., Stachowiak B.: Identification of bacterial strain isolated from lupine composts and their fungistatic activity. Proc. Conference Lupine in Modern Agriculture, Olsztyn- Kortowo 1997, pp. 257-263.
• [14] Trojanowska K., Sadowska K., Nowak J., Lasik M.: Charakterystyka mikroflory termofilnej występującej w ściekach przemysłu spożywczego. Mat. XXXIII Sesji Nauk. KTiChŻ PAN, Lublin 2002, s.279.
• [15] Tsuge K., Ano T., Shoda M.: Isolation of a gene essential for biosynthesis of the lipopeptide antibiotics plipastatin B1 and surfactin in Bacillus subtilis YB8. Arch. Microbiol., 1996, 165 (4), 243-251.
• [16] Wei Y.H., Chu I.M.: Enhancement of surfactin production in iron-enriched media by Bacillus subtilis ATCC 21332. Enzyme Microb. Technol,. 1998, 22, 724-728.
• [17] Wiliams O.B.: Tryptone medium for the detection of flat sour spores. Food Res, 1936, 3, 217-221.