BIOTECHNOLOGICAL APPLICATION OF ALKALINE CELLULASE IN FOOD TECHNOLOGY التطبيقات البيوتکنولوجية لإنزيمات السيلوليز القلوية في تکنولوجيا صناعة الغذاء

doi:10.21608/auber.2003.150972

BIOTECHNOLOGICAL APPLICATION OF ALKALINE CELLULASE IN FOOD TECHNOLOGY التطبيقات البيوتکنولوجية لإنزيمات السيلوليز القلوية في تکنولوجيا صناعة الغذاء

Document Type : Original Article

10.21608/auber.2003.150972

Abstract

ABSTRACT :

The alkalophilic Bacillus macernas SM was isolated from polluted Solanum tuberosum wastes in Upper Egypt. It produced high level of extracellular alkaline cellulase. The maximum enzyme production induced at a substrate concentration of 0.5%; temperature and pH optima were 40°C and 8 respectively, an optima carbon and nitrogen sources essential for the best yield of enzyme were cellulose and potassium nitrate respectively. On the other hand the best yield of cellulase was obtained after 24h incubation in 1000ml flask volume under static fermentation conditions. The optimal cultural and nutritional conditions for production of maximal alkaline cellulase for application study resulted in: Increasing of maceration yield up to 85.61% of potato pulp followed by increasing a clarification yield 15.27% in guava and filtration yield 70.28 % in tomato juice. The best preservation conditions of enzyme used of both guava clarification and tomato filtration were detected at room temperature. The present cellulase may be of remarkable application in the field of biodetergents and in food processing industry in large-scale.
يهتم هذا البحث باستخدام نوع من البکتريا المعزولة من بعض المخلفات الغذائية لتحفيز إنتاج إنزيمات السيلوليز القلوية واستخدامها في تکنولوجيا صناعة الغذاء. وقد تم استخدام أقوى العزلات البکترية قدرة على إنتاج إنزيمات السيلوليز القلوية Bacillus macernas SM. لدراسة الظروف المثلى لإنتاج الإنزيمات، وأفضل زمن تحضين کان لمدة 24 ساعة عند 40°م، وأنسب مصدر کربوني هو السليولوز، والتحضين عند ظروف مزارع ثابتة. کما کان أنسب ترکيز لمادة التفاعل 0.5%، وأفضل مصدر نيتروجيني کان الجليسين، وأنسب درجة حموضة (pH) کانت عند 8، وحجم المخمر کان (1000 مل).
تمت العمليات التطبيقية بتجميع کل هذه الظروف المناسبة للحصول على أعلى معدل من إنتاج إنزيمات السيلوليز وتطبيقها في مجالات مختلفة وکانت النتائج المتحصل عليها کالتالي: زيادة معدل النقع في لب البطاطس إلى 85.61%، زيادة معدل الترويق في عصير الجوافة إلى 15.27%. ازداد أيضا معدل الترشيح في عصير الطماطم إلى 70.28%. وقد مثلت الدراسات التطبيقية أن أنسب ظروف للتخزين باستخدام إنزيمات السيلوليز الحالية في عمليات الترويق والترشيح في عصائر الجوافة والطماطم على التوالي کانت عند درجة حرارة الغرفة.
وبناء على هذا يمکن تطبيق هذه الإنزيمات على المستوى المعملي والتجريبي أو على المستوى الصناعي والتجاري نظرا لکفاءتها الملحوظة في العمل والنشاط عند درجة حرارة الغرفة وخصوصا في مجالات ترويق وترشيح العصائر وأشباهها، کما يمکن الترکيز على إمکانية استخدامها في مجالات الصناعة والغذاء نظرا للنتائج التي تم التوصل إليها في مجال التطبيق بالإضافة إلى قدرة الإنزيمات الحالية بالعمل والنشاط عند ظروف ثابتة مما يوفر عديد من الآلات والأموال في تکنولوجيا صناعة الغذاء.

References

REFERENCES:

1-Acebal, C.M.P. Castillon,p.; Estrada,I.; Meta, E.;Casta, J.; Aguado, D.R. and Jimenez F. (1986). Enhanced cellulase production from Trichoderma ressei QM 9414 on physically treated wheat straw. Appl. Microbiol. biotechnol. 24:218.

2-Ali, I. O. (2000). Microbial utilization of Eichhornia crassipes Under SSF. M.Sc. Thesis, Bot. & Microbiol. Dept., Fac. of Sci., AL-Azhar Univ. , Cairo, Egypt.

3-Ammar, M.S.; Desouki, E.; El-Houseiny, M. M. and Sedki, N, M. (1995). Cellulolytic fungi from phylloplane and phyllosphere of some Egypian Plants. Al-Azhar Bull. Sci. Vol. 6(2):1823-1841.

4-Bocchini, DA,; Damiano, V.B.; Gomes, E, and Da Silva, R.(2003). Effect of Bacillus circulans D1 thermostable xylanase on biobleaching of Eucalyptus kraft pulp. Appl Biochem Biotechnol.105 -108:393-402.

5-Colombatto, D.; Mould, F.L.; Bhatt, M.K.; Morgavi, D.P.; Beauchemin K.A. and Owen,E.(2003). Influence of fibrolytic enzymes on the hydrolysis and fermentation of pure cellulose and xylan by mixed ruminal microorganisms in vitro. J Anim. Sci. 81(4):1040-50.

6-Cortez, J,; Ellis, J.; and Bishop, D.(2001). Cellulase finishing of woven, cotton fabrics in jet and winch machines. J Biotechnol 23;89 (2-3): 239-45.

7-Dongowski, G. and Sembries, S.(2001). Effects of commercial pectolytic and cellulolytic enzyme preparations on the apple cell wall. J. Agric. Food Chem.49(9):4236-42.

8-Dongowski,G.; Sembries,S.; Bauckhage, K.; Will, F. and Dietrich H. (2002). Degradation of apple cell wall material by commercial enzyme preparations. Nahrung 46(2): 105-11.

9-Essa, H.A. and Salama, M.F. (2002). Effect of macerate enzymes on the yield, quality, volatile compounds and rheological property of prickly pear juice. Nahrung 46(4):245-50.

10-Fogarty, M. and Kelly, T.C.(1983). Pectic enzymes. In. Microbial Enzymes and Biotechnology, ed Fogarty WM.Applied Science puplishers, London, pp 131-182.

11-Irwin,D.; Leathers, T.D.; Greene, R.V. and Wilson, D.B.(2003). Corn fiber hydrolysis by Thermobifida fusca extracellular enzymes. Appl. Microbiol. Biotechnol. 61(4): 352-8.

12-Lambert, P.W. (1983). Industrial enzyme production and recovery from filamentous fungi.In:The filamentous fungi.vol 4,eds Smith J.E.Berry O.R.&Kristiansen, B. Edward Arnold Publishers, London,pp 210-237.

13-Levin, L. and Forchiassin, F. (1997). Effect of culture conditions on the production of cellulases by Trametes trogii. Rev Argent Microbiol Jan-Mar; 29(1):16-23

14-Mchan, F.(1986). Cellulase-treated coastel bermudagrass silage and production of soluble charbohydrates, silage acids, and digistibility. J. dairy Sci.69:431.

15-Mehrlander, K ; Dietrich, H.; Sembries, S; Dongowski, G. and Will, F. (2002). Structural characterization of oligosaccharides and polysaccharides from apple juice produced by enzymatic pomace liquefaction. J. Agric Food Chem. 27:50(5):1230-6.

16-Petruccioli, M. and Federici, F.(1992). Utilization of a yeast pectinase in olive oil extraction and red wine making processes. J Food Sci Agric. 58, 253-260.

17-Tian, X. and Wang, X.(1998). Purification and properties of alkaline cellulase from alkalophilic Bacillus N6-7.Wei Sheng Wu Xue Bao. 38(4):310-2.