ABSTRACT
Alkaline proteases are hydrolytic enzymes that cleave peptide bonds in proteins and peptides in alkaline conditions, which occupy a pivotal importance with respect to their industrial applications. This study aimed to isolate new alkaline protease producing alkaliphilic bacteria from Egyptian soda lakes and optimize the fermentation process to enhance the enzyme production. The extensive screening process of the samples collected from Egyptian soda lakes resulted in isolation of a potent alkaline protease producing alkaliphilic strain AK-R. The isolate was identified as Bacillus agaradhaerens strain AK-R based on 16S rRNA gene analysis (99%). Wheat bran and gelatin supported maximum alkaline protease production as carbon and nitrogen sources, respectively. Strain AK-R is halo-tolerant thermotolerant alkaliphilic bacterium in nature, as it can grow over a wide range of NaCl concentrations (up to 25%) and up to 55 °C, with maximal growth and enzyme production at 2.5-5%, and pH 11 at 35 °C. Among the tested cations, only Mg2+ and Ca2+ ions significantly enhanced the enzyme production by about 1.2, and 1.3 fold compared to control, respectively. Alkaline protease secretion was coherent with the growth pattern, reaching maximal yield after about 32 h (mid stationary phase). In conclusion a new halo-tolerant thermo-tolerant alkaliphilic alkaline protease producing Bacillus agaradhaerens strain AK-R was isolated from Egyptian soda lakes. Optimization of the nutritional and cultivation conditions resulted in increase of enzyme yield by 20 fold. Strain AK-R and its extracellular alkaline protease with salt, pH and temperature, tolerance signify their potential application in laundry and pharmaceuticals industries.
Proteases alcalinas são enzimas hidrolíticas que quebram ligações peptídicas em proteínas e peptídeos em condições alcalinas, o que ocupa uma importância fundamental em relação às suas aplicações industriais. Este estudo teve como objetivo isolar novas proteases alcalinas e produzir bactérias alcalófilas a partir dos lagos salgados alcalinos egípcios e otimizar o processo de fermentação para aumentar a produção de enzimas. O extensivo processo de triagem das amostras coletadas dos lagos salgados alcalinos egípcios resultou no isolamento de uma protease alcalina potente produzindo uma estirpe alcalófila AK-R. O isolado foi identificado como sendo a estirpe AK-R de Bacillus agaradhaerens baseado na análise de genes 16S rRNA (99%). O farelo de trigo e a gelatina suportaram a produção máxima de protease alcalina como fontes de carbono e nitrogênio, respectivamente. A estirpe AK-R é uma bactéria alcalófila halotolerante e termotolerante, pois pode crescer dentro de uma vasta gama de concentrações de NaCl (até 25%) e até 55ºC, com crescimento e produção de enzimas máximos a 2.5-5% e pH 11 a 35ºC. Dentre os cátions testados, somente os íons Mg2+ e Ca2+ aumentaram significativamente a produção de enzimas em cerca de 1.2 e 1.3 em comparação ao controle, respectivamente. A secreção de protease alcalina foi coerente com o padrão de crescimento, atingindo o rendimento máximo após 32h (fase estacionária média). Pode-se concluir que uma nova estirpe AK-R de Bacillus agaradhaerens halotolerante, termotolerante e alcalófila produtora de protease alcalina foi isolada a partir dos lagos salgados alcalinos egípcios. A otimização das condições de nutrição e cultivo resultou num aumento da produção de enzima em 20 vezes. A estirpe AK-R e a sua protease alcalina extracelular com tolerância ao sal, pH e temperatura tornam significantes as suas potenciais aplicações nas indústrias farmacêutica e de lavanderia.