Optimization of Xylanase Production by Bacillus sp. K1 Using Lignocellulo-sic Residues

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Terry Solis
https://orcid.org/0000-0001-8754-9298
Cristina Calderón
Yang Liu

Abstract

The xylanases are enzymes that hydrolyze xylan, producing fermentable sugars such as xylose and xylobiose. These enzymes have several industrial applications, among which its use in biobleaching and second-generation bioethanol stands out. The main objective in the present study is the optimization of the bacterial xylanase production by the strain Bacillus sp. K1, which has been previously isolated from rotting wood samples collected at Lakehead University's premises for its Biology Department. The variables investigated for optimization were physical such as pH, temperature and inoculum volume; and composition of the fermentation medium such as carbon source, organic and inorganic nitrogen source and percentage ratio between these components. Additionally, the effect of metal ions (sodium, potassium, magnesium, calcium, ferrous, nickelous, cupric, cobaltous and manganous) and surfactants (Tween-20, dodecyl sodium sulfate and Triton X-100) in the xylanase enzyme activity was determined. The highest production of xylanase was obtained after 36h fermentation and the optimal physical conditions associated with the xylanase production were pH 6, temperature 35 ºC and inoculum volume 1%. The optimum composition of the fermentation medium consists of: wheat bran 4%, glucose 0,5%, NH4NO3 0,5%, K2HPO4 0,1%, KCl 0,1%, MgSO4 0,05%, peptone 0,5%, SDS 0,1%. The enzyme activity generated is 264,96±7,89 IU/L, with a 248,79% increase from the initial conditions. The most important inhibitors were cupric and manganous ions with 32,00% and 49,16% inhibition compared to the control experiment.

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How to Cite
Solis, T., Calderón, C., & Liu , Y. (2020). Optimization of Xylanase Production by Bacillus sp. K1 Using Lignocellulo-sic Residues. Revista Técnica "energía", 16(2), 126–134. https://doi.org/10.37116/revistaenergia.v16.n2.2020.360
Section
PRODUCCIÓN Y USO DE LA ENERGÍA
Author Biographies

Terry Solis

Nacido en Chone, Ecuador en el año 1995. En el 2017 se hizo acreedor a la beca Emerging Leaders in the Americas Program ofertada por el gobierno canadiense. A través de la beca realiza la investigación de su tesis de pregrado en la Universidad de Lakehead. En el año 2018 se gradúa como Ingeniero Químico en la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Además tiene un Posgrado de Proyectos Internacionales de Biomasa por la Universidad Rey Juan Carlos de España. Durante el primer semestre del 2019 se ha venido desempeñando como profesor de la Unidad de Nivelación de la Universidad de Bolívar. Sus campos de interés son biocombustibles, eficiencia energética y optimización de procesos.

Cristina Calderón

Nacida en Riobamba el 18 de febrero de 1990, Ingeniera en

Biotecnología graduada en la Universidad de las Fuerzas Armadas-ESPE, Máster en Genética Molecular y Biotecnología graduada en la Universidad de Sevilla, con experiencia laboral desde Septiembre del 2010 en el laboratorio Ambiental UMWELT-Quito, laboratorio de ciencias biológicas de la ESPOCH, laboratorio de microscopía de la ESPE, y en el departamento de Biotecnología del INIAP, y como técnica de Biotecnología en el ICITS-UNACH. Desde el 2015 inicia su experiencia de docente en la Facultad de Salud en la UNACH, y desde octubre del 2016 trabaja como Docente- investigadora ocasional en la ESPOCH, siendo miembro del grupo de investigación GIDAC en la línea de bioelectricidad a partir de microorganismos.

Yang Liu

Obtuvo su maestría en la Universidad Xinan en China en 2004, con especialización en Biología Molecular y Bioquímica y obtuvo su doctorado en la Universidad de Jiangnan en China, especialización en Ingeniería de Fermentación en 2009. Desde abril de 2017 hasta marzo de 2018, fue visitante académico en la Universidad de Lakehead en Thurday Bay, Canadá. Desde el 2009 se ha desempeñado como Profesor asociado y supervisor de maestría en Ciencias de la Pesca en la Facultad de Ciencias de la Vida de la Universidad de Huzhou. Sus principales campos de interés son: purificación de aguas residuales por microorganismos, producción de aditivos para organismos acuáticos, enzimas microbianas y biotransformación