Journal of Ilam University of Medical Sciences

fa بهینه‌سازی شرایط تولید رنگ‌دانۀ طبیعی و ضدباکتری ویولاسئین از باکتری Janthinobacterium lividum Optimization of Production Conditions of Natural Antibacterial Violacin Pigment from Janthinobacterium lividum بیوتکنولوژی biotechnolohgy پژوهشي Research مقدمه: باکتری Janthinobacterium. lividum قادر به تولید متابولیت ثانویه با خاصیت ضدمیکروبی تحت عنوان ویولاسئین است. ویولاسئین در این باکتری در شرایط ویژه‌ای همچون استرس غذایی، کمبود اکسیژن، تغییرات pH و یا دمای محیط حتی وجود یک مادۀ  شیمیایی تولید می‌شود. باکتری‌ها از این عامل‌های تولیدی به‌عنوان عملگری برای بقای بیشتر استفاده می‌کنند. این رنگ‌دانه برای رنگ‌آمیزی منسوجات بیمارستانی با خاصیت آنتی باکتریال می‌تواند کاربرد داشته باشد. هدف از این مطالعه تعیین شرایط مناسب برای بیشینۀ تولید رنگ‌دانۀ ویولاسئین توسط باکتری، به‌منظور صرفه‌جویی در وقت و هزینۀ تولید است. مواد و روش ها: در این مطالعه اثر تیمارهای مختلف به‌صورت کمی و کیفی، برای دستیابی به بهترین شرایط تولید ویولاسئین توسط باکتری J. lividum آزمایش شد. اثر هوادهی بر تولید بیوفیلم رنگی، اثر دما بر میزان تولید ویولاسئین، آزمایش غلظت گلیسرول و اثر آن بر تولید رنگ‌دانه، بررسی اثر گلیسرول، سولفات سدیم، تریپتوفان، عصارۀ گوشت و پپتون در بهینه‌سازی تولید، بهینه‌سازی در محیط جامد و مایع و بررسی طیف رنگی و مقاومت رنگ ویولاسئین در pHهای مختلف بررسی گردید. برای مقایسۀ کمی تیمارها از نرم‌افزار آماری SPSS و روش مقایسۀ آماری T-Test استفاده شد. یافته‌ها: نتایج نشان داد که محیط کشت حاوی 3/0 درصد عصارۀ گوشت و 5/0 درصد پپتون، 1/0 درصد گلیسرول و 1 درصد تریپتوفان روی محیط کشت جامد حاوی نوترینت آگار، به‌عنوان بهترین محیط کشت برای تولید انتخاب گردید. میزان تولید بیومس و رنگ در محیط جامد دو برابر محیط مایع بود. pH مطلوب 7، در تنها دمای مناسب برای تولید رنگ ویولاسئین در این سویه 25 درجۀ سانتی‌گراد بود. رنگ بنفش به‌دست‌آمده از این رنگ‌دانه در pHهای اسیدی به مدت طولانی (24 ساعت) پایدار بوده است. این پایداری تا pH =11 وجود داشت. بحث و نتیجه‌گیری: محیط کشت جامد نوترینت آگار تغییریافته برای تولید بهینه و دو برابری ویولاسئین معرفی گردید. شرایط بهینۀ کشت باکتری (دمای 25 درجۀ سانتی‌گراد و pH برابر 7) برای بهترین تولید رنگ‌دانه به‌دست آمد. از نظر کیفی می‌توان گفت، رنگ‌های طبیعی درصورتی‌که در یک محصول با قابلیت تولید با بازدهی و کیفیت بالا به‌کار روند، می‌توانند جایگزین این دسته از مواد رنگی شیمیایی مضر شوند. در این تحقیق، با افزایش و بهبود ترکیب محیط کشت و حفظ شرایط بهینۀ تولید، نسبت به تولید ویولاسئین با بازدهی بالاتر اقدام شد.   Introduction: Janthinobacterium. lividum (J. lividum) is a bacterium that can produce a secondary metabolite with antimicrobial properties called violacein. Violacein is produced in this bacterium under special conditions, such as food stress, lack of oxygen, changes in pH or ambient temperature, and even in the presence of a chemical. Bacteria use these production factors as agents for greater survival. This pigment can be used to dye hospital textiles with antibacterial properties. This study aimed to determine the appropriate conditions for the maximum production of violacein pigment by bacteria to save production time and cost. Material & Methods: In this study, the effects of different treatments were tested quantitatively and qualitatively to achieve the best conditions for the production of violacein by J. lividum. Other evaluations included the effect of aeration on the production of color biofilm, the effect of temperature on the production of violacein, glycerol concentration test and its effect on pigment production, the effect of glycerol, sodium sulfate, tryptophan, meat extract and peptone on production optimization, optimization in a solid and liquid medium and color spectrum, and violet dye resistance at different pHs. The SPSS software and t-test were used for quantitative analysis and comparison of the treatments. Findings: It was found that a culture medium containing meat extract (0.3%) and peptone (0.5%),  glycerol (1%), and tryptophan (1%) on a solid culture medium containing nutrient agar was selected as the best culture medium for the production of violacein. The amount of biomass and dye production in the solid medium was twice that in the liquid medium. The optimum condition for the production of violacein pigment in this strain included pH 7 and a temperature of 25 °C. The purple color of this pigment was stable for a long time (24 h) at acidic pH (up to pH 11). Discussion & Conclusion: Modified nutrient agar solid culture medium was introduced for optimal production of violacein. Optimal bacterial culture conditions (temperature 25 °C and pH 7) were obtained for the best pigment production. It can be concluded that natural dyes can replace harmful chemical dyes if produced in a product with high efficiency and quality. In this study, the production of violacein with more efficacy was tried through the enhancement and improvement of culture medium composition and maintenance of the optimal production conditions.   آنتی‌باکتریال, بیوتکنولوژی میکروبی, متابولیت ثانویه, منسوجات بیمارستانی Antibacterial, Hospital textiles, Microbial biotechnology, Secondary metabolites 29 43 http://sjimu.medilam.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-4286-3&slc_lang=fa&sid=1 Farnaz Khaksar فرناز خاکسار farnazkhakar@gmail.com 9600319475328460045502 9600319475328460045502 No Dept of Genetics, Faculty of Basic Sciences, Shahrekord University, Shahrekord, Iran گروه ژنتیک، دانشکدۀ علوم پایه، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران Garshasb Rigi گرشاسب ریگی garshasbbiotech@gmail.com 9600319475328460045503 9600319475328460045503 Yes Dept of Industrial Biotechnology, Research Institute of Biotechnology, Shahrekord University, Shahrekord, Iran گروه بیوتکنولوژی صنعتی، پژوهشکدۀ بیوتکنولوژی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران