بهینه سازی فرآیند زی تبدیلی ال تیروزین به ال دوپا توسط سویه جدید باکتری paenibacillus sp. strain ct4w با استفاده از روش های تک عاملی و تاگوچی

ال-دوپا (3و 4 دی هیدروکسی فنیل ال-آلانین) از زمان ورود آن در 1960، به عنوان داروی طلایی برای درمان بیماری پارکینسون تشخیص داده شده است. در این مطالعه برای نخستین بار پتانسیل سویه جدید باکتریpaenibacillus sp. ct4w با قابلیت تبدیل زیستی ال-تیروزین به ال-دوپا بررسی شد. بهینه سازی پارامترهای موثر بر فرآیند زی تبدیلی ال-تیروزین به ال-دوپا، تحت استراتژی سلول در حال استراحت، توسط روش‌های تک عاملی و طراحی تاگوچی انجام شد. براساس نتایج بدست آمده از بهینه سازی به روش تک عاملی، بهترین شرایط برای زی تبدیلی عبارت است از توده زیستی در غلظت 6 گرم در لیتر، یون مس در غلظت 0.045 گرم در لیتر، دمای 30 درجه سیلسیوس، ph برابر 7، دور شیکر 150 و عصاره مخمر در غلظت 1 گرم در لیتر بعنوان سوبسترای کمکی. تحت شرایط بهینه شده فوق غلظت ال-دوپای بدست آمده پس از 16 ساعت گرماگذاری 0.29 گرم در لیتر است. در ادامه از آرایه متعامد l18 طراحی تاگوچی برای بهینه سازی فرآیند استفاده شد. براساس نتایج بدست آمده، بهترین شرایط برای زی تبدیلی عبارت است از ال-تیروزرین در غلظت 1.5 گرم در لیتر، توده زیستی در غلظت 5 گرم در لیتر و یون مس در غلظت 0.03 گرم در لیتر. تحت شرایط بهینه شده فوق غلظت ال-دوپای بدست آمده پس از 20 ساعت گرماگذاری 0.96 گرم در لیتر با راندمان مولی 53.5% است.

process optimization using single-factor experiments and taguchi methodology for biotransformation l-tyrosine into l-dopa by a novel bacterium paenibacillus sp. strain ct4w

since the introduction of l-dopa (3, 4-dihydroxylphenyl-l-alanine) in the 1960s, l-dopa has been recognized as a gold-standard medical therapy for parkinson’s disease. in the present work, a newly tyrosine-transforming strain of paenibacillus sp. ct4w was used for the biotransformation of l-tyrosine to l-dopa. the process parameters were optimized using single- factor experiments and taguchi design methodology under resting cell strategy. based on the values obtained in single-factor experiments, the optimum parameters for l- dopa production: cell mass 6g/l, cu+2 0.045 g/l, temperature 30º c, ph 7, agitation 150 rpm and 0.5 g/l of yeast extract as cosubstrate. the maximum yield achieved with these parameters was 0.29 g/l after 16 h incubation. a taguchi l16 orthogonal array was subsequently employed for further optimization. the biotransformation reaction having 5 g/l cell mass, 1.5 g/l tyrosine and 0.03 g/l cu+2 was found to be optimum for maximum l-dopa production. under the optimized conditions, resting cells of paenibacillus sp. ct4w produced 0.96 g/l l-dopa, with a molar yield of 53.5 % after 20 h incubation.