Improvement of delta-endotoxin production from local Bacillus thuringiensis Se13 using Taguchi’s orthogonal array methodology

Lokal Bacillus thuringiensis Se13’ün Delta-endotoxin Üretiminin Taguchi Ortogonal Dizi Metodu Kullanılarak Arttırılması

Abstract

Objective: The insecticidal activity of Bacillus thuringiensisdirectly depends on the yield of delta-endotoxins. In thisstudy, various nutritional and cultural parameters influencingdelta-endotoxin synthesis by a local isolate of B. thuringiensisSe13 were investigated using Taguchi methods.Methods: In the first experiment, four factors, incubationperiod, incubation temperature, initial pH and medium,each at four levels, were selected and an orthogonal arraylayout of L16 was carried out. In the second experiment,Taguchi’s orthogonal array method of L27 was used to evaluatethe effects of the different concentration of mediumcomponents. Taguchi’s signal–noise ratio and varianceanalysis were applied to determine the effect of thefactors. After each experiment, verification studies werecarried out using determined optimum conditions.Results: The optimum conditions for incubation period,incubation temperature, initial pH, and medium determinedas 72 h, 30°C, pH 9, and M4 medium, respectively.In the second experiment, soybean flour (5%), glucose(5%), KH2PO4 (0.3%), K2HPO4 (0.1%), MgSO4 (0.4%) weredetermined as the optimum conditions. The delta-endotoxinyield was elevated to 1559.25 μg mL−1 when thefactors were adjusted to optimum level.Conclusion: Optimization using the Taguchi methodappeared to be a good choice for the overproduction ofdelta-endotoxin.

Özet

Amaç: Bacillus thuringiensis’in insektisidal aktivitesi delta- endotoksin miktarı ile doğrudan ilgilidir. Bu çalışmada, lokal bir izolat olan B. thuringiensis Se13’ün delta-endotoksin sentezini etkileyen çeşitli besinsel ve kültürel parametreler Taguchi metodu kullanılarak araştırıldı. Gereç ve Yöntem: İlk deneyde, inkübasyon süresi, inkübasyon sıcaklığı, besiyeri ve besiyerinin başlangıç pH’ını kapsayan dört faktörün dört farklı seviyesi seçildi ve uygulamada L16 ortogonal dizisi kullanıldı. İkinci deneyde ise besiyeri içeriğindeki maddelerin farklı konsantrasyonlarının toksin üretimine etkisi Taguchi L27 ortogonal dizisi kullanılarak test edildi. Faktörlerin etkisini belirlemek için sinyal-gürültü oranı ve varyans analizi uygulandı. Her deneyden sonra optimum koşullar kullanılarak doğrulama çalışmaları gerçekleştirildi. Bulgular: İnkübasyon süresi, inkübasyon sıcaklığı, başlangıç pH’sı ve besiyeri için optimum koşullar, 72 saat, 30°C, pH 9 ve M4 besiyeri olarak tespit edildi. İkinci deney sonucunda, M4’ün optimum içeri de 5% soya unu, 5% glukoz, 0.3% KH2PO4, 0.1% K2HPO4, 0.4% MgSO4 olarak belirlendi. Belirlenen optimum koşulların kullanılmasıyla endotoksin miktarı 1559.25 μg ml−1’ye yükseldi. Sonuç: Sonuç olarak, Taguchi metodu ile optimizasyonun yüksek miktarda delta-endotoksin üretimi için iyi bir seçenek olduğu ortaya çıktı.