Selection of Bacillus subtilis Strain NL812with β-glucosidase for Hydrolysis of GinsenosidefromPanax pseudoginsengExtraction

Received: 03-03-2021

Accepted: 15-07-2021

DOI:

Views

0

Downloads

0

Issue: Vol. 19 No. 11 (2021)

Section:

KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ

How to Cite:

Nhan, V., Yen, L., Thanh, T., Doan, N., Nhu, N., Hoanh, T., & Truong, D. (2024). Selection of Bacillus subtilis Strain NL812with β-glucosidase for Hydrolysis of GinsenosidefromPanax pseudoginsengExtraction. Vietnam Journal of Agricultural Sciences, 19(11), 1489–1498. http://testtapchi.vnua.edu.vn/index.php/vjasvn/article/view/908

Selection of Bacillus subtilis Strain NL812with β-glucosidase for Hydrolysis of GinsenosidefromPanax pseudoginsengExtraction

Vu Duy Nhan (*) 1 , Le Thi Hoang Yen 2 , Tran Huyen Thanh 2 , Nguyen Duc Doan 3 , Nguyen Thi Huong Nhu 4 , Trinh Dac Hoanh 1 , Do Vinh Truong

  • 1 Viện Hóa học - Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ quân sự
  • 2 Viện Vi sinh vật và Công nghệ sinh học, Đại học Quốc gia Hà Nội
  • 3 Khoa Công nghệ thực phẩm, Học viện Nông Nghiệp Việt Nam
  • 4 Khoa Công nghệ thực phẩm, Học viện Nông nghiệp Việt Nam

    • Keywords

    β-glucosidase, Bacillus subtilis, Panax pseudoginseng, ginsenoside, Rg3, CK

    Abstract


    The study aimed to select Bacillus subtilisstrains which are capable of producing β-glucosidase to hydrolyse ginsenosidefrom the root of Panax pseudoginsenginto the bioactive compound Rg3 and CK. Twenty four strains were primary screened for the β-glucosidase n using 0.1% azo-CMC and 0.3% azo-Avicel. The classification of strains based on the morphology and phylogeny was analysed by the sequence of 16S. β-glucosidase activity obtained from strains was determined by DNS method using PNP-β-D-glucopyranoside substrate. The hydrolysis of ginsenoside to Rg3 with enzyme β-glucosidase was identified using thin layer chromatography (TLC). Rg3 and CK content were determined using high performance liquid chromatography HPLC). Results showed that Bacillus subtilisstrain NL812 produced β-glucosidase with the highest activity. The β-glucosidase released from Bacillus subtilisstrain NL812 hydrolyzed ginsenoside from Panax pseudoginsenginto Rg3 and CK after 30 min. with Rg3 content increased by 50.3% andCK content increased by 47.7%.

    References

    Behera B.C., Parida S., Dutta S.K. & Thato H.N. (2014). Isolation and identification of cellulose degrading bacteria from mangrove soil of Mahanadi river delta and their cellulase production ability. American Journal of Microbiology Research. 2(1): 44-46.

    Ji Q., Gao Y., Zhao Y., He Z., Zang P., Zhu H., Yang H., Li X.& Zhang L. (2015). Determination of ginsenosides by Baccilluspolymyxa conversions and evaluation on pharmacological activities of the conversion products. Process Biochemistry. 50(6): 1016-1022.

    Jin Y., Jin X.M. & YIN C.R. (2011). Biotransformation of major ginsenoside Re to minor ginsenoside Rh1 by Sphingomonassp. 2-F2. Journal of Agricultural Science Yanbian University. 33(2): 104-107.

    Jitendra U., Min J.K., Young H.K., Sung R.K., Hee W.P. & Myung K.K. (2016). Enzymatic formation of Compound-K from ginsenoside Rb1 by enzyme preparation from cultured mycelia of Armillaria mellea. Journal of Ginseng Research. 40: 105-112.

    Kumar S., Stecher G., Li M., Knyaz C. & Tamura K. (2018). MEGA X: Molecular Evolutionary Genetics Analysis across computing platforms. Molecular Biology and Evolution. 35:1547-1549.

    Le T.H.V., Lee S.Y., Kim T.R., Kim J.Y., Kwon S.W., Nguyen N.K., Park J.H & Nguyen M.D. (2014). Processed Vietnamese ginseng: Preliminary results in chemistry and biological activity. Journal of Ginseng Research. 38(2): 154-159.

    Lý Kim Bảng, Lê Gia Hy, Tăng Thị Chính, Phan Tuyết Minh, Lê Thanh Xuân, Trần Quang Huy, Đào Ngọc Quang & Phạm Thị Cúc (1999). Sử dụng vi sinh vật có hoạt tính phân giải cellulose cao để nâng cao chất lượng phân hủy rác thải sinh hoạt và nông nghiệp. Hội nghị Công nghệ Sinh học toàn quốc. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. tr. 546-551.

    Lee I., Uh, K.K., Park J., Kim Y., Jung J., Jung H. & Jang H. (2016). Anti-inflammatory effects of ginsenoside Rg3 via NF- KB pathway in A549 cells and human asthmatic lung tissue. Journal of ImmunologyResearch. pp. 1-11.

    Manabu S., Miho T., Katsuichi S., Michico T., Atsushi Y., Fusao T. (2002). Endophytes as producers of xylanase. Journal of Biosience and Bioengineering. 93(1): 88-90.

    Nei M. & Kumar S. (2000). Molecular Evolution and Phylogenetics. Oxford University Press, New York.

    Nguyễn Lan Hương, Lê Văn Nhương & Hoàng Đình Hòa (1999). Phân lập và hoạt hóa vi sinh vật ưa nhiệt có hoạt tính xenllulaza cao để bổ sung lại vào khối ủ, rút ngắn chu kỳ xử lý rác thải sinh hoạt. Hội nghị Công nghệ Sinh học toàn quốc. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. tr. 531-536.

    Nguyễn Thị Thúy, Đào Thị Hồng Bích, Nguyễn Việt Anh, Vũ Đức Lợi, Bùi Thanh Tùng, Nguyễn Thanh Hải & Nguyễn Hữu Tùng (2016). Nghiên cứu thành phần và điều chế phytosome saponin toàn phần của củ tam thất (Panax nitoginseng) trồng ở Tây Bắc Việt Nam. Tạp chí Khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa học Y Dược. 32(1): 18-24.

    Ozaki K. & Ito S. (1991). Purification and properties of an axit endo-1,4-beta-glucanase from Bacillusssp. KSM-330. Journal of Genetic Microbiology. 137(1): 41-48.

    Padaria J.C., Sarkar K., Lone S.A. & Srivastava S. (2014). Molecular characterization of cellulose-degrading Bacillus pumilusfrom the soil of tea garden. Indian Journal of Environmental Biology. 35(3): 555-561.

    Park E.H., Kim Y.J., Yamabe N., Park S.H., Kim H., Jang H.J., Kim J.H., Cheon G.J., Ham J. & Kang K.S. (2014). Stereospecific anticancer effects of ginsenoside Rg3 epimers isolated from heat-processed American ginseng on human gastric cancer cell. Journal of Ginseng Research. 38(1): 22-27.

    Shakoor S., Aftab S. & Rehman A. (2013). Characterization of cellulose degrading bacterium, Bacillus megaterium S3, isolated from indigenous environment. Pakistan Journal of Zoology. 45(6): 1655-1662.

    Sun M., Ye Y., Xiao L., Duan X., Zhang Y. & Zhang H. (2017). Anticancer effects of ginsenoside Rg3. International Journal of Molecular Medicine. 39(3): 507-518.

    Trần Anh Tuấn & Trương Ngọc Kiểm (2017). Đánh giá tiềm năng tài nguyên khí hậu khu vực Hoàng Liên Sơn (thuộc tỉnh Lào Cai) phục vụ quy hoạch phát triển cây Tam thất (Panax pseudo-ginseng Wall). Tạp chí Khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ. 33(2S): 288-294.

    Trần Bảo Trâm, Nguyễn Ngọc Lan, Phạm Hương Sơn, Phạm Thế Hải, Lê Thị Thu Hiền, Nguyễn Thị Hiền, Nguyễn Thị Thanh Mai & Trương Thị Chiên (2017). Tình hình nghiên cứu phát hiện các loài vi khuẩn mới trong đất trồng nhân sâm (Panax l.) trên thế giới. Tạp chí Công nghệ Sinh học. 15(3): 403-422.

    Võ Văn Phước Quệ & Cao Ngọc Điệp (2011). Phân lập và nhận diện vi khuẩn phân giải cellulose. Tạp chí Khoa học. 18 (a): 177-184.

    Weisberg W.G., Barns S.M., Pelletier D.A. & Lane D.J. (1991). 16S ribosomal DNA amplification for phylogenetic study. Journal of Bacteriol. 173: 697-703.

    Xia L. & Cen P. (1999). Cellulase production by solid state fermentation on lignocellulosic waste from the xylose industry. Process Biochemistry. 34: 909-912.

    Yu S., Zhou X., Li F., Xu C., Zheng F., Li J., Zhao H., Dai Y., Liu S. & Feng Y. (2017). Mi-crobial transformation of ginsenoside Rb1, Re and Rg1and its contribution to the im-proved anti-inflammatory activity of gin-seng. Scientific Reports. 7(1): 138-141.