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Isolating Bacillus subtilis and optimizing its fermentative medium for GABA and nattokinase production

Aislando Bacillus subtilis y optimizando su medio fermentativo para GABA y para la producción de nattokinasa

&
Pages 282-290 | Received 04 Jun 2013, Accepted 22 Sep 2013, Published online: 21 Nov 2013

Figures & data

Table 1. Taguchi’s L9 (34) orthogonal array experimental design used to optimize the internal factors.

Tabla 1. Diseño experimental de matriz ortogonal L9 (34) de Taguchi usado para optimizar los factores internos.

Table 2. Taguchi’s L9 (34) orthogonal array experimental design used to optimize the external factors.

Tabla 2. Diseño experimental de matriz ortogonal L9 (34) de Taguchi usado para optimizar los factores externos.

Table 3. The 16S rRNA similarity between Bacillus subtilis strain B060 and 10 other strains in the Bacillus genus.

Tabla 3. La similitud 16S rRNA entre la cepa B060 de Bacillus subtilis y 10 cepas adicionales del género Bacillus.

Figure 1. The fibrinolytic activity of various bacterial strains, as determined on a fibrin plate. Each strain was isolated from a different source: (1) black soybeans, (2) lotus leaves, (3) commercial natto, (4) rice bran, (5) rice straw, and (6) TSB.

Figura 1. Actividad fibrinolítica de varias cepas de bacteria determinada en una plancha de fibrina. Cada cepa fue aislada de una fuente diferente: (1) frijol de soya negro, (2) hojas de loto, (3) natto comercial, (4) salvado de arroz, (5) paja de arroz, y (6) TSB.

Figure 1. The fibrinolytic activity of various bacterial strains, as determined on a fibrin plate. Each strain was isolated from a different source: (1) black soybeans, (2) lotus leaves, (3) commercial natto, (4) rice bran, (5) rice straw, and (6) TSB.Figura 1. Actividad fibrinolítica de varias cepas de bacteria determinada en una plancha de fibrina. Cada cepa fue aislada de una fuente diferente: (1) frijol de soya negro, (2) hojas de loto, (3) natto comercial, (4) salvado de arroz, (5) paja de arroz, y (6) TSB.

Table 4. The effects of various carbon and nitrogen sources on the production levels of GABA and nattokinase.

Tabla 4. Los efectos de varias fuentes de carbono y de nitrógeno en los niveles de producción de GABA y de nattokinasa.

Figure 2. The effect of various culture conditions on the GABA and nattokinase productivity of B. subtilis strain B060. Tested factors included (A) MSG concentration; (B) CaCl2 concentration; (C) rotation speed; and (D) incubation time. Symbols: (□) GABA content; (■) nattokinase. Values are the mean ± SD of three independent experiments.

Figura 2. Efecto de varias condiciones de cultivo en la productividad de GABA y de nattokinasa de B. subtilis cepa B060. Los factores probados incluyeron (A) concentración de MSG; (B) concentración de CaCl2; (C) velocidad de rotación; y (D) tiempo de incubación. Símbolos: (□) contenido de GABA; (■) nattokinasa. Los valores representan el medio ±DE de los tres experimentos independientes.

Figure 2. The effect of various culture conditions on the GABA and nattokinase productivity of B. subtilis strain B060. Tested factors included (A) MSG concentration; (B) CaCl2 concentration; (C) rotation speed; and (D) incubation time. Symbols: (□) GABA content; (■) nattokinase. Values are the mean ± SD of three independent experiments.Figura 2. Efecto de varias condiciones de cultivo en la productividad de GABA y de nattokinasa de B. subtilis cepa B060. Los factores probados incluyeron (A) concentración de MSG; (B) concentración de CaCl2; (C) velocidad de rotación; y (D) tiempo de incubación. Símbolos: (□) contenido de GABA; (■) nattokinasa. Los valores representan el medio ±DE de los tres experimentos independientes.

Figure 3. Optimization of pH (A) and temperature (B) for GABA and nattokinase production. Symbols: (□) GABA content; (■) nattokinase. Values are the mean ± SD of three independent experiments.

Figura 3. Optimización de pH (A) y de temperatura (B) para la producción de GABA y de nattokinasa. Símbolos: (□) contenido de GABA; (■) nattokinasa. Los valores representan el medio ±DE de los tres experimentos independientes.

Figure 3. Optimization of pH (A) and temperature (B) for GABA and nattokinase production. Symbols: (□) GABA content; (■) nattokinase. Values are the mean ± SD of three independent experiments.Figura 3. Optimización de pH (A) y de temperatura (B) para la producción de GABA y de nattokinasa. Símbolos: (□) contenido de GABA; (■) nattokinasa. Los valores representan el medio ±DE de los tres experimentos independientes.

Table 5. Signal-to-noise (S/N) ratio and delta for S/N ratio.

Tabla 5. La relación de señal/ruido (S/N) y delta para la relación S/N.

Figure 4. The changes in GABA (A) and nattokinase (B) production by Bacillus subtilis over the course of 180 h of culture in either Taguchi’s optimization medium or tryptic soy broth (TSB) medium. Symbols: (●) GABA or nattokinase levels when cultured in Taguchi’s optimization medium; (▲) GABA or nattokinase levels when cultured in TSB; (■) Bacillus subtilis counts when cultured in Taguchi’s optimization medium; (×) Bacillus subtilis counts when cultured in TSB. Data are expressed as the mean ± SD from three independent experiments.

Figura 4. Cambios en la producción de GABA (A) y de nattokinasa (B) por Bacillus subtilis durante 180 horas de cultivo en el medio de optimización de Taguchi o en el medio de caldo de tríptico de soya (TSB). Símbolos: (●) niveles de GABA o de nattokinasa cultivados en el medio de optimización de Taguchi; (▲) niveles de GABA o de nattokinasa cultivados en TSB; (■) conteo de Bacillus subtilis cultivada en el medio de optimización de Taguchi; (×) conteo de Bacillus subtilis cultivado en TSB. Los datos son expresados como el medio ±DE de los tres experimentos independientes.

Figure 4. The changes in GABA (A) and nattokinase (B) production by Bacillus subtilis over the course of 180 h of culture in either Taguchi’s optimization medium or tryptic soy broth (TSB) medium. Symbols: (●) GABA or nattokinase levels when cultured in Taguchi’s optimization medium; (▲) GABA or nattokinase levels when cultured in TSB; (■) Bacillus subtilis counts when cultured in Taguchi’s optimization medium; (×) Bacillus subtilis counts when cultured in TSB. Data are expressed as the mean ± SD from three independent experiments.Figura 4. Cambios en la producción de GABA (A) y de nattokinasa (B) por Bacillus subtilis durante 180 horas de cultivo en el medio de optimización de Taguchi o en el medio de caldo de tríptico de soya (TSB). Símbolos: (●) niveles de GABA o de nattokinasa cultivados en el medio de optimización de Taguchi; (▲) niveles de GABA o de nattokinasa cultivados en TSB; (■) conteo de Bacillus subtilis cultivada en el medio de optimización de Taguchi; (×) conteo de Bacillus subtilis cultivado en TSB. Los datos son expresados como el medio ±DE de los tres experimentos independientes.

Figure 5. The GABA (A) and nattokinase (B) production in batch cultures of Bacillus subtilis. Symbols: (●) GABA or nattokinase levels when cultured in a 5 L fermenter; (▲) Bacillus subtilis counts when cultured in a 5 L fermenter. Data are expressed as the mean ± SD from three independent experiments.

Figura 5. Producción de GABA (A) y de nattokinasa (B) en cultivos de lotes de Bacillus subtilis. Símbolos: (●) niveles de GABA o de nattokinasa cultivados en fermentador de 5 L; (▲) conteo de Bacillus subtilis cultivada en un fermentador de 5 L. Los datos son expresados como el medio ±DE de los tres experimentos independientes.

Figure 5. The GABA (A) and nattokinase (B) production in batch cultures of Bacillus subtilis. Symbols: (●) GABA or nattokinase levels when cultured in a 5 L fermenter; (▲) Bacillus subtilis counts when cultured in a 5 L fermenter. Data are expressed as the mean ± SD from three independent experiments.Figura 5. Producción de GABA (A) y de nattokinasa (B) en cultivos de lotes de Bacillus subtilis. Símbolos: (●) niveles de GABA o de nattokinasa cultivados en fermentador de 5 L; (▲) conteo de Bacillus subtilis cultivada en un fermentador de 5 L. Los datos son expresados como el medio ±DE de los tres experimentos independientes.

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