شناسایی گاما آمینوبوتیریک اسید تولیدشده توسط باکتری Lactobacillus brevis PML1 به روش کروماتوگرافی لایه‌نازک در محیط کشت حاوی مونوسدیم گلوتامات(MSG)

نویسندگان
عاطفه غفوریان نسب 1
سیدعلی مرتضوی 2
فریده طباطبایی یزدی 2
محبوبه سرابی جماب 3
1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه علوم و مهندسی صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
2 استاد، گروه علوم و مهندسی صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
3 دانشیار گروه بیوتکنولوژی صنایع غذایی، موسسه پژوهشی علوم و صنایع غذایی، مشهد، ایران.
10.52547/fsct.18.120.29
چکیده
گاما آمینوبوتیریک اسید (گابا) یک ترکیب زیست فعال غیر پروتئینی است که در مهار بسیاری از بیماری­ها ازجمله آلزایمر، فشارخون، استرس و ... می­تواند مؤثر واقع شود. محرک اصلی برای تولید گابا، آنزیم گلوتامیک اسید دکربوکسیلاز (GAD) است که این آنزیم در باکتری­های اسیدلاکتیک، فعالیت بالایی دارد. همچنین حضور مونوسدیم گلوتامات(MSG)، می‌تواند برای این آنزیم به‌عنوان سوبسترا عمل کرده و فعالیت آن را تشدید نماید. در این پژوهش پتانسیل تولید گاما آمینوبوتیریک اسید توسط باکتری Lactobacillus brevis PML1 در محیط کشت MRS بررسی شد. به‌منظور بهینه‌سازی فرآیند تخمیر، محیط کشت حاوی MSG (1، 3 و 5 درصد) در زمان‌های 24، 48 و 72 ساعت موردبررسی قرار گرفت و پس از تخمیر، جهت شناسایی گابا تولیدشده توسط باکتری از روش کروماتوگرافی لایه‌نازک استفاده شد. برای کمی سازی باندهای موجود در کروماتوگرافی لایه‌نازک، روش اسپکتروفوتومتری موردبررسی قرار گرفت. نتایج بررسی­ها در سطح معنی‌داری 95 درصد نشان داد تیمار بهینه شامل محیط کشت حاوی 5 درصد مونوسدیم گلوتامات و زمان 72 ساعت در دمای C°37 بوده و در این شرایط میزان تولید گابا تقریباً ppm 300 گزارش شد؛ بنابراین سویه موردنظر نه‌تنها در شرایط معمولی (نمونه کنترل) پتانسیل تولید گاما آمینوبوتیریک اسید را دارد بلکه با افزودن درصدهای مختلف مونوسدیم گلوتامات به محیط کشت نیز می­توان مقدار این تولید را افزایش داد.
کلیدواژه‌ها
گاما آمینوبوتیریک اسید
لاکتوباسیلوس برویس
MSG
کروماتوگرافی لایه‌نازک

موضوعات

عنوان مقاله English

Identification of gamma aminobutyric acid produced by Lactobacillus brevis PML1 by Thin layer chromatography method in culture medium containing monosodium glutamate (MSG)

نویسندگان English

Atefe ghafurian nasab 1
Seyed Ali Mortazavi 2
Faride tabatabai yazdi 2
Mahboobeh Sarabi Jamab 3
1 Masters student, Department of Food Science and Technology, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
2 Professor, Department of Food Science and Technology, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
3 Associate Professor, Department of Food Technology Biotechnology, Food Science and Technology Research Institute, Mashhad, Iran.
چکیده English

Gamma aminobutyric acid (GABA) is a non-protein bioactive compound that can be effective in controlling many diseases such as Alzheimerchrs, hypertension, stress, etc. The main stimulus for the production of GABA is the enzyme glutamic acid decarboxylase (GAD), which is highly active in lactic acid bacteria. Also, the presence of monosodium glutamate (MSG) can act as a substrate for this enzyme and increase its activity. In this study, the production potential of gamma aminobutyric acid by Lactobacillus brevis PML1 in MRS medium was investigated. In order to optimize the fermentation process, culture medium containing MSG (1, 3 and 5%) was examined at 24, 48 and 72 hours. after fermentation, thin layer chromatography method was used to identify GABA produced by bacteria. Spectrophotometric method was used to quantify the bands in thin layer chromatography. The results of studies at the level of 95% significance showed that the optimal treatment included a culture medium containing 5% monosodium glutamate and a time of 72 hours at 37 ° C, in which the amount of GABA production was approximately 300 ppm; Therefore, the desired strain not only has the potential to produce gamma aminobutyric acid under normal conditions (control sample) but also by adding different percentages of monosodium glutamate to the culture medium, the amount of this production can be increased.

کلیدواژه‌ها English

gamma aminobutyric acid
Lactobacillus brevis
MSG
Thin Layer Chromatography
[1] Diana, M., Quílez, J., & Rafecas, M. (2014). Gamma-aminobutyric acid as a bioactive compound in foods: a review. Journal of Functional Foods, 10, 407-420.
[2] Kook, M. C., & Cho, S. C. (2013). Production of GABA (gamma amino butyric acid) by lactic acid bacteria. Korean Journal for Food Science of Animal Resources, 33(3), 377-389.
[3]Wu, Q., & Shah, N. P. (2018). Restoration of GABA production machinery in Lactobacillus brevis by accessible carbohydrates, anaerobiosis and early acidification. Food microbiology, 69, 151-158.
[4] Yokoyama, S., Hiramatsu, J. I., & Hayakawa, K. (2002). Production of γ-aminobutyric acid from alcohol distillery lees by Lactobacillus brevis IFO-12005. Journal of Bioscience and Bioengineering, 93(1), 95-97.
[5] Dutta, S., Ray, S., & Nagarajan, K. (2013). Glutamic acid as anticancer agent: An overview. Saudi Pharmaceutical Journal, 21(4), 337-343.
[6] Yu, K., Lin, L., Hu, S., Huang, J., & Mei, L. (2012). C-terminal truncation of glutamate decarboxylase from Lactobacillus brevis CGMCC 1306 extends its activity toward near-neutral pH. Enzyme and microbial technology, 50(4-5), 263-269.
[7] Vasiee, A. R., Yazdi, T. F., Mortazavi, A., & Edalatian, M. R. (2014). Isolation, identification and characterization of probiotic Lactobacilli spp. from Tarkhineh. International Food Research Journal, 21(6), 2487.

[8] Sethi, M. L. (1993). Enzyme inhibition X: colorimetric method for determining gabase activity and its comparison with a spectrophotometric method. Journal of pharmaceutical and biomedical analysis, 11(7), 613-617.

[9] Ueno, S., Shigematsu, T., Murakami, M., Narahara, Y., & Fujii, T. (2007). Engineering studies on high-pressure induced transformation of rice. High Pressure Bioscience and Biotechnology, 1(1), 308-314.
[10] Mazur, R., Kovalovská, K., & Hudec, J. (2021). Changes in selectivity of gamma-aminobutyric acid formation effected by fermentation conditions and microorganisms resources. Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences, 2021, 164-171
[11] Singh, A. K., Singh, G., Gautam, D., & Bedi, M. K. (2013). Optimization of dairy sludge for growth of Rhizobium cells. BioMed research international, 2013.
[12] Chunlong, P. E. N. G., HUANG, J., Sheng, H. U., Weirui, Z. H. A. O., Shanjing, Y. A. O., & Lehe, M. E. I. (2013). A two-stage pH and temperature control with substrate feeding strategy for production of gamma-aminobutyric acid by Lactobacillus brevis CGMCC 1306. Chinese Journal of Chemical Engineering, 21(10), 1190-1194.
[13] Taherzadeh, M. J., Esmaeili, A., & Rabbani, M. (2014). Gamma aminobutyric acid (GABA) production using acid lactic bacteria. Journal of Babol University of Medical Sciences, 16(8), 46-56.
[14] Chen, W., & Wang, X. (2010, June). Effect of Cultivating Conditions on gamma-Aminobutyric Acid Production by Lactobacillus brevis. In 2010 4th International Conference on Bioinformatics and Biomedical Engineering (pp. 1-3). IEEE.
[15] Han, S. M., Jeon, S. J., Lee, H. B., & Lee, J. S. (2016). Screening of γ-aminobutyric acid (GABA)-producing wild yeasts and their microbiological characteristics. The Korean Journal of Mycology, 44(2), 87-93.
[16] Li, H., Qiu, T., Cao, Y., Yang, J., & Huang, Z. (2009). Pre-staining paper chromatography method for quantification of γ-aminobutyric acid. Journal of Chromatography A, 1216(25), 5057-5060.

[17] Park, K. B., & Oh, S. H. (2007). Production of yogurt with enhanced levels of gamma-aminobutyric acid and valuable nutrients using lactic acid bacteria and germinated soybean extract. Bioresource Technology, 98(8), 1675-1679.
[18] Zareie, Z., Yazdi, F. T., & Mortazavi, S. A. (2019). Optimization of gamma-aminobutyric acid production in a model system containing soy protein and inulin by Lactobacillus brevis fermentation. Journal of Food Measurement and Characterization, 13(4), 2626-2636.
[19] Lee, H. S., Kwon, S. Y., Lee, S. O., & Lee, S. P. (2016). Production of fermented Omija (Schizandra chinensis) beverage fortified with high content of gamma-amino butyric acid using Lactobacillus plantarum. Korean Journal of Food Preservation, 23(3), 326-334.