Zeitschrift für Lebensmittelverarbeitung und -technologie

Abstrakt

Xylanase-Produktion durch Bacillus subtilis unter Verwendung einer Kohlenstoffquelle aus kostengünstigen landwirtschaftlichen Abfällen in zwei verschiedenen Ansätzen der Submersfermentation (SmF) und der Feststofffermentation (SsF)

Hooi Ling Ho

Xylanase ist aufgrund seiner enormen wirtschaftlichen Rolle, insbesondere als Biobleichmittel in der Zellstoff- und Papierindustrie, zu einem attraktiven Enzym geworden. Um die Produktionskosten zu senken, ist daher die Verwendung der billigsten alternativen Kohlenstoffquelle in Form von Submersfermentation (SmF) oder Feststofffermentation (SsF) wünschenswert. Ziel der Studie ist es daher, mithilfe von zwei SmF- und SsF-Ansätzen ihr potenzielles Potenzial für die Produktion von Xylanase durch Bacillus subtilis ATCC 6633 unter Verwendung nachhaltiger, kostengünstiger landwirtschaftlicher Abfälle zu ermitteln, um das teure Xylan als primäre Kohlenstoffquelle zu ersetzen. Sieben definierte, undefinierte und minimale Medien A bis G in SmF wurden untersucht, um die optimale Medienformulierung zu bestimmen. Danach wurde die Kohlenstoffquelle in SmF bzw. SsF durch verschiedene landwirtschaftliche Abfälle ersetzt. Andererseits ist der Ersatz von Xylan durch landwirtschaftliche Abfälle als alternative Kohlenstoffquelle in SmF und SsF für die industrielle Produktion besonders wichtig. Basierend auf unseren Ergebnissen wurde eine Xylanase-Aktivität von 11,099 ± 1,127 U/mL aus dem undefinierten Medium F festgestellt. Dennoch wurde eine höhere Xylanase-Aktivität von 11,646 ± 4,163 U/mL erhalten, nachdem die Kohlenstoffquelle in SmF durch Gerstenspelzen ersetzt wurde. Insbesondere als Weizenkleie in SsF ersetzt wurde, wurden nach 48 Stunden Fermentation eine Biomassekonzentration von 2,50 × 10 ⁹ Zellen/mL und eine Xylanase-Aktivität von 22,071 ± 0,186 U/mL erhalten. Diese Ergebnisse zeigten erfolgreich ein erhebliches Potenzial für die Skalierung der industriellen Xylanase-Produktion unter Verwendung kostengünstiger landwirtschaftlicher Abfälle in beiden Ansätzen von SmF und SsF. Kurz gesagt: Die Produktion von Xylanase unter Verwendung landwirtschaftlicher Abfälle aus Gerstenspelzen und Weizenkleie als alternative Kohlenstoff- und Energiequelle in SmF und SsF war im Hinblick auf die Senkung der Kapital- und Betriebskosten aus industrieller Sicht ökonomisch vorteilhafter und umweltbewusster als die Verwendung des teuren Xylan-Substrats.