Zeitschrift für mikrobielle und biochemische Technologie

Abstrakt

Verwendung von landwirtschaftlicher Abfallbiomasse zur α-Amylase-Produktion durch Anoxybacillus amylolyticus : Reinigung und Eigenschaften

Ilaria Finore, Paola Di Donato, Annarita Poli, Betul Kirdar, Ceyda Kasavi, Ebru O Toksoy, Barbara Nicolaus und Licia Lama

Aus Grundlagen- und angewandten Studien zu Anoxybacillus gewonnene Erkenntnisse weisen darauf hin, dass diese Gattung eine gute Alternative für viele Anwendungen im Zusammenhang mit Stärke- und lignozellulosehaltiger Biomasse, Abfallbehandlung, Enzymtechnologie und Bioenergieerzeugung darstellen kann. Wir untersuchten die Reinigung, biochemische Charakterisierung und Immobilisierung einer thermostabilen α-Amylase aus dem thermophilen Anoxybacillus amylolyticus, Stamm MR3CT, der in der Antarktis isoliert wurde, und ihre Produktion aus pflanzlichen Abfällen. Insbesondere wurden das Rhizom von Arundo donax, Abfallbiomasse von Cynara cardunculus und Kartoffelschalen entweder unter Submersfermentationsbedingungen (SmF) oder unter Feststofffermentationsbedingungen (SSF) getestet. Die Amylase von A. amylolyticus mit einem Molekulargewicht von etwa 60 kDa zeigte eine optimale Enzymaktivität bei 60°C und einem pH-Wert von 5,6. Darüber hinaus zeigte es eine hohe Thermostabilität in Gegenwart von 2 mM Calciumionen, indem es nach 48 Stunden bei 60 °C bis zu 70 % seiner Gesamtaktivität behielt. Das immobilisierte Enzym behielt nach der sechsten Wiederverwendung 48 % seiner ursprünglichen Aktivität. Die optimalen Bedingungen für seine Produktion in SmF wurden bei 60 °C für 24 Stunden mit 1 % Rhizom von Arundo donax erreicht, was etwa 2126 U/gds entsprach. SSF-Kulturen erreichten die maximale α-Amylase-Ausbeute (102 U/gds), wenn sie auf Abfallbiomasse von Cynara cardunculus als Substrat, mit einem Substrat-Wasser-Verhältnis von 1:1 (w/v) und Inkubation bei 60 °C für 4 Tage gezüchtet wurden. In dieser Studie erwies sich das Rhizom von A. donax als gutes Substrat für die Amylaseproduktion in SmF und stellte somit eine kostengünstigere Alternative zur Gewinnung amylolytischer Enzyme dar. Tatsächlich war es durch die Verwendung von Rhizomen von A. donax als Wachstumssubstrat möglich, ein höheres Amylaseaktivitätsniveau zu erzielen als mit einem synthetischen Komplexmedium. Die Amylaseproduktion wurde auch unter SSF-Bedingungen untersucht, indem die oben aufgeführten Abfälle als einzige Kohlenstoffquelle für das Wachstum von A. amylolyticus verwendet wurden. Unter diesen Bedingungen lieferte C. cardunculus eine höhere Enzymausbeute pro Reaktorvolumen.