Published January 1, 2016 | Version v1
Publication Open

Production, purification and characterization of an ionic liquid tolerant cellulase from Bacillus sp. isolated from rice paddy field soil

Creators

  • 1. King Mongkut's University of Technology North Bangkok
  • 2. Srinakharinwirot University
  • 3. Assumption University

Description

Lignocellulosic biomass is a renewable, abundant, and inexpensive resource for biorefining process to produce biofuel and valuable chemicals. To make the process become feasible, it requires the use of both efficient pretreatment and hydrolysis enzymes to generate fermentable sugars. Ionic liquid (IL) pretreatment has been demonstrated to be a promising method to enhance the saccharification of biomass by cellulase enzyme; however, the remaining IL in the hydrolysis buffer strongly inhibits the function of cellulase. This study aimed to isolate a potential IL-tolerant cellulase producing bacterium to be applied in biorefining process. One Bacillus sp., MSL2 strain, obtained from rice paddy field soil was isolated based on screening of cellulase assay. Its cellulase enzyme was purified and fractionated using a size exclusion chromatography. The molecular weight of purified cellulose was 48 kDa as revealed by SDS-PAGE and zymogram analysis. In the presence of the IL, 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate ([C2mim][OAc]) concentration of 1 M, the cellulase activity retained 77.7% of non-IL condition. In addition, the optimum temperature and pH of the enzyme is 50°C and pH 6.0, respectively. However, this cellulase retained its activity more than 90% at 55°C, and pH 4.0. Kinetic analysis of purified enzyme showed that the Km and Vmax were 0.8 mg/mL and 1000 μM/min, respectively. The characterization of cellulase produced from MSL2 strain was described here. These properties of cellulase made this bacterial strain become potential to be used in the biorefining process.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الكتلة الحيوية Lignocellulosic هي مورد متجدد وفير وغير مكلف لعملية التكرير الحيوي لإنتاج الوقود الحيوي والمواد الكيميائية القيمة. لجعل العملية ممكنة، يتطلب الأمر استخدام كل من إنزيمات المعالجة المسبقة الفعالة والتحلل المائي لتوليد السكريات القابلة للتخمر. لقد ثبت أن المعالجة المسبقة للسائل الأيوني (IL) طريقة واعدة لتعزيز تسكر الكتلة الحيوية بواسطة إنزيم السليولاز ؛ ومع ذلك، فإن IL المتبقي في المخزن المؤقت للتحلل المائي يمنع بشدة وظيفة السليولاز. تهدف هذه الدراسة إلى عزل بكتيريا إنتاج السليلوز المحتملة التي تتحمل IL ليتم تطبيقها في عملية التكرير الحيوي. تم عزل سلالة واحدة من Bacillus sp.، MSL2، تم الحصول عليها من تربة حقل أرز الأرز بناءً على فحص مقايسة السليلوز. تم تنقية إنزيم السليولاز وتجزئته باستخدام كروماتوغرافيا استبعاد الحجم. كان الوزن الجزيئي للسليلوز المنقى 48 كيلو دالتون كما هو موضح في تحليل SDS - PAGE والمخطط الإنزيمي. في وجود IL، 1 - ethyl -3 - methylimidazolium acetate ([C2mim][OAc]) تركيز 1 M، احتفظ نشاط السليولاز بنسبة 77.7 ٪ من حالة غير IL. بالإضافة إلى ذلك، فإن درجة الحرارة المثلى ودرجة الحموضة للإنزيم هي 50 درجة مئوية ودرجة الحموضة 6.0، على التوالي. ومع ذلك، احتفظ هذا السليلوز بنشاطه أكثر من 90 ٪ عند 55 درجة مئوية، ودرجة الحموضة 4.0. أظهر التحليل الحركي للإنزيم المنقى أن Km و Vmax كانا 0.8 مجم/مل و 1000 ميكرومتر/دقيقة، على التوالي. تم وصف توصيف السليلوز المنتج من سلالة MSL2 هنا. جعلت هذه الخصائص من السليلوز هذه السلالة البكتيرية قابلة للاستخدام في عملية التكرير الحيوي.

Translated Description (French)

La biomasse lignocellulosique est une ressource renouvelable, abondante et peu coûteuse pour le processus de bioraffinage afin de produire des biocarburants et des produits chimiques de valeur. Pour rendre le processus réalisable, il faut utiliser à la fois des enzymes de prétraitement et d'hydrolyse efficaces pour générer des sucres fermentescibles. Il a été démontré que le prétraitement par liquide ionique (IL) est une méthode prometteuse pour améliorer la saccharification de la biomasse par l'enzyme cellulase ; cependant, l'IL restante dans le tampon d'hydrolyse inhibe fortement la fonction de la cellulase. Cette étude visait à isoler une bactérie productrice de cellulase potentiellement tolérante à l'IL à appliquer dans le processus de bioraffinage. Une souche de Bacillus sp., MSL2, obtenue à partir de sol de rizière a été isolée sur la base du criblage du dosage de la cellulase. Son enzyme cellulase a été purifiée et fractionnée par chromatographie d'exclusion stérique. Le poids moléculaire de la cellulose purifiée était de 48 kDa tel que révélé par l'analyse SDS-PAGE et zymogramme. En présence de l'IL, concentration en acétate de 1-éthyl-3-méthylimidazolium ([C2mim][OAc]) de 1 M, l'activité cellulase a conservé 77,7 % de l'état non IL. En outre, la température et le pH optimaux de l'enzyme sont de 50 °C et de pH 6,0, respectivement. Cependant, cette cellulase a conservé son activité à plus de 90% à 55°C, et pH 4,0. L'analyse cinétique de l'enzyme purifiée a montré que les Km et Vmax étaient de 0,8 mg/mL et 1000 μM/min, respectivement. La caractérisation de la cellulase produite à partir de la souche MSL2 a été décrite ici. Ces propriétés de la cellulase ont rendu cette souche bactérienne potentiellement utilisable dans le processus de bioraffinage.

Translated Description (Spanish)

La biomasa lignocelulósica es un recurso renovable, abundante y económico para el proceso de biorrefinado para producir biocombustibles y productos químicos valiosos. Para que el proceso sea factible, se requiere el uso de enzimas de pretratamiento e hidrólisis eficientes para generar azúcares fermentables. Se ha demostrado que el pretratamiento con líquido iónico (IL) es un método prometedor para mejorar la sacarificación de la biomasa por la enzima celulasa; sin embargo, el IL restante en el tampón de hidrólisis inhibe fuertemente la función de la celulasa. Este estudio tuvo como objetivo aislar una posible bacteria productora de celulasa tolerante a IL para aplicarla en el proceso de biorrefinado. Se aisló una cepa de Bacillus sp., MSL2, obtenida del suelo de arrozales basándose en el cribado del ensayo de celulasa. Su enzima celulasa se purificó y fraccionó utilizando una cromatografía de exclusión por tamaño. El peso molecular de la celulosa purificada fue de 48 kDa según lo revelado por SDS-PAGE y análisis de zimograma. En presencia de la concentración de IL, acetato de 1-etil-3-metilimidazolio ([C2mim][OAc]) de 1 M, la actividad celulasa retuvo el 77.7% de la condición sin IL. Además, la temperatura y el pH óptimos de la enzima son 50 °C y pH 6,0, respectivamente. Sin embargo, esta celulasa retuvo su actividad más del 90% a 55 °C y pH 4,0. El análisis cinético de la enzima purificada mostró que la Km y Vmax fueron 0.8 mg/mL y 1000 μM/min, respectivamente. La caracterización de la celulasa producida a partir de la cepa MSL2 se describió aquí. Estas propiedades de la celulasa hicieron que esta cepa bacteriana se convirtiera en potencial para ser utilizada en el proceso de biorrefinado.

Files

art_04.pdf.pdf

Files (452.8 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:eaf9e72b24ea2791bedb77a251448acb
452.8 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
إنتاج وتنقية وتوصيف السليلوز السائل الأيوني المتحمل من Bacillus sp. المعزول من تربة حقل الأرز
Translated title (French)
Production, purification et caractérisation d'une cellulase tolérante aux liquides ioniques à partir de Bacillus sp. isolé du sol des rizières
Translated title (Spanish)
Producción, purificación y caracterización de una celulasa tolerante a líquidos iónicos de Bacillus sp. aislada del suelo de los arrozales

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4254569443
DOI
10.1016/j.ejbt.2015.11.002

Is supplement to
https://openalex.org/W4211232212 (Other)
https://openalex.org/W3212248144 (Other)
https://openalex.org/W2917544484 (Other)
https://openalex.org/W2901539757 (Other)
https://openalex.org/W2385373695 (Other)
https://openalex.org/W2348108782 (Other)
https://openalex.org/W2072312081 (Other)
https://openalex.org/W2031216297 (Other)
https://openalex.org/W1990044253 (Other)
https://openalex.org/W1874377617 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1902389382
  • https://openalex.org/W1968154316
  • https://openalex.org/W1971597295
  • https://openalex.org/W1975252833
  • https://openalex.org/W1983425529
  • https://openalex.org/W1988144809
  • https://openalex.org/W1996183491
  • https://openalex.org/W2006455926
  • https://openalex.org/W2009674410
  • https://openalex.org/W2011161641
  • https://openalex.org/W2019058890
  • https://openalex.org/W2020812884
  • https://openalex.org/W2040684456
  • https://openalex.org/W2054454606
  • https://openalex.org/W2062998789
  • https://openalex.org/W2063493120
  • https://openalex.org/W2072529918
  • https://openalex.org/W2074255689
  • https://openalex.org/W2098839738
  • https://openalex.org/W2124372253
  • https://openalex.org/W2126061392
  • https://openalex.org/W2129472916
  • https://openalex.org/W2135845190
  • https://openalex.org/W2148041910
  • https://openalex.org/W2155033674
  • https://openalex.org/W2169374613
  • https://openalex.org/W2172068430