Production of ß-galactosidase using lactic acid bacteria and optimisation of fermentation parameters

Abstract

Gıdalarda kullanılabilir termostabil -galaktosidaz preparatları, endüstriyeluygulamaların birçounda her zaman talep edilmektedir. Laktik asit bakterilerindenüretilen nötral optimum pH'ya sahip termostabil -galaktosidazlar, laktoz intolerantkiiler için sütün laktoz içeriini düürmede güvenle kullanılabilmektedir. Buçalımada, -galaktosidaz, Toros daları bölgesindeki geleneksel Türk yourtlarındanizole edilen Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus ve Streptococcus thermophiluskültürlerden yüksek verimde üretilmitir.Tam faktoriyel istatistiksel tasarım, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus veStreptococcus thermophilus kültürleri için ayrı ayrı kullanılmıtır. Kültürler arasındaLactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus 77 ve Streptococcus thermophilus 95/2sularının yüksek -galaktosidaz ve laktik asit üretime potensiyeline sahip olduubulunmutur. Bu nedenle, bu sular ileriki optimizasyon çalımalarında kullanılmıtır.-galaktosidaz enziminin ekstraksiyonunda farklı hücre parçalama yöntemlerininetkinlikleri de incelenmitir. Bu yöntemler arasında, lizozim kullanımı en etkili yöntemolarak belirlenmitir. Optimizasyon çalımaları, hem saf hem de kültürlerin bir aradakullanımı için fermentasyon parametrelerinin optimizasyonunda cevap yüzeyyönteminin kullanılmasıyla gerçekletirilmitir. Böylece St 95/2 ve Lb 77 arasındakisimbiyotik iliki de incelenmitir. Simbiyotik iliki, saf kültür Lb 77 ve St 95/2 kullanımıile yapılan optimizasyon çalımaları sonuçlarıyla karılatırıldıında; sırasıyla Lb 77 veSt 95/2'ye göre % 39 ve % 6 daha fazla -galaktosidaz aktivitesi ve % 44 ve % 9.73daha fazla laktik asit üretimi salamıtır.Sonuçta, karakterizasyon çalımaları; yerel floradan izole edilen, gıda kaynaklıbu termofil laktik asit bakterilerinden elde edilen enzimlerin gıdalarda kullanılabilir vetermostabil olarak ele alınabileceini göstermitir.

Food grade thermostable -galactosidase preparations are always in demand fora number of industrial applications. Thermostable -galactosidases from LAB having aneutral pH-optimum can be safely used to reduce the lactose content of milk for thelactose intolerant people. In this study, -galactosidase was produced with highproductivities by novel Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus and Streptococcusthermophilus strains isolated from traditional Turkish yogurt samples in Torosmountain region.A full factorial statistical design was used separately for Lactobacillus delbrueckiisubsp. bulgaricus and Streptococcus thermophilus strains in screening experiments.Among the strains, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus 77 and Streptococcusthermophilus 95/2 were found to have high potential for -galactosidase and lactic acidproduction, therefore these were used in the further optimisation studies. The efficiencyof different cell disruption methods was investigated on the extraction of -galactosidase. Among these, lysozyme enzyme treatment was determined as the mosteffective method. Optimisation studies were carried out using response surfacemethodology to optimize fermentation conditions for pure strains as well as for mixedones. Therefore, symbiotic relationship between St 95/2 and Lb 77 were investigated aswell. Symbiotic relationship provided 39% and 6.1 % more -galactosidase activity and44 % and 9.73 % more lactic acid production when compared to the optimisation resultsof pure strains Lb 77 and St 95/2, respectively.Overall, characterization studies showed that enzymes obtained from thesestrains can be considered as food grade and thermostable since they are obtained fromthermophile, food originated novel LAB of local microflora.