This study aimed to screen alpha-amylase producing microorganisms from honey as a low water activity medium, a suitable source for selecting stable and cost-beneficial bacterial enzyme production systems. Plackett–Burman method was used to select twelve effective factors including pH, inoculum size, temperature, time, corn starch, KH2PO4, peptone, MgSO4, CaCl2, NaCl, glycerin, and yeast extract concentrations on bacterial alpha-amylases production yield. The Box–Behnken method was utilized to optimize the level of selected significant factors. The stability of bacterial alpha-amylases was also determined in low pH and high-temperature conditions. In addition, in silico study was used to create the alpha-amylase structure and study the stability in high-temperature and low water available condition. Among all isolated and characterized microorganisms, Bacillus megaterium produced the highest amount of alpha-amylases. The in silico data showed the enzyme 3D structure similarity to alpha-amylase from Halothermothrix orenii and highly negative charge amino acids on its surface caused the enzyme activity and stability in low water conditions. Based on Box–Behnken results, the temperature 35 °C, pH 6 and starch 40 g/l were determined as the optimum level of significant factors to achieve the highest alpha-amylases unit (101.44 U/ml). This bacterial alpha-amylases enzyme showed stability at pH 5 and a range of temperatures from 40 to 60 °C that indicates this enzyme may possess the potential for using in industrial processes.

中文翻译：

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从蜂蜜来源获得的巨大芽孢杆菌α-淀粉酶生产的计算机研究和优化

本研究旨在从蜂蜜中筛选产生 α-淀粉酶的微生物作为低水分活度介质，这是选择稳定且具有成本效益的细菌酶生产系统的合适来源。Plackett-Burman 方法用于选择 12 种有效因素，包括 pH、接种物大小、温度、时间、玉米淀粉、KH2PO4、蛋白胨、MgSO4、CaCl2、NaCl、甘油和酵母提取物浓度对细菌 α-淀粉酶产量的影响。Box-Behnken 方法用于优化所选重要因素的水平。细菌 α-淀粉酶的稳定性也在低 pH 值和高温条件下测定。此外，计算机研究用于创建α-淀粉酶结构并研究高温和低可用水条件下的稳定性。在所有分离和表征的微生物中，巨大芽孢杆菌产生的 α-淀粉酶量最高。计算机数据显示该酶与来自 Halothermothrix orenii 的 α-淀粉酶的 3D 结构相似，并且其表面的高负电荷氨基酸导致酶在低水条件下的活性和稳定性。根据 Box-Behnken 的结果，温度 35 °C、pH 6 和淀粉 40 g/l 被确定为实现最高 α-淀粉酶单位 (101.44 U/ml) 的重要因素的最佳水平。这种细菌α-淀粉酶在pH 5 和40 到60 °C 的温度范围内表现出稳定性，这表明这种酶可能具有在工业过程中使用的潜力。计算机数据显示该酶与来自 Halothermothrix orenii 的 α-淀粉酶的 3D 结构相似，并且其表面的高负电荷氨基酸导致酶在低水条件下的活性和稳定性。根据 Box-Behnken 的结果，温度 35 °C、pH 6 和淀粉 40 g/l 被确定为实现最高 α-淀粉酶单位 (101.44 U/ml) 的重要因素的最佳水平。这种细菌α-淀粉酶在pH 5 和40 到60 °C 的温度范围内表现出稳定性，这表明这种酶可能具有在工业过程中使用的潜力。计算机数据显示该酶与来自 Halothermothrix orenii 的 α-淀粉酶的 3D 结构相似，并且其表面的高负电荷氨基酸导致酶在低水条件下的活性和稳定性。根据 Box-Behnken 的结果，温度 35 °C、pH 6 和淀粉 40 g/l 被确定为实现最高 α-淀粉酶单位 (101.44 U/ml) 的重要因素的最佳水平。这种细菌α-淀粉酶在pH 5 和40 到60 °C 的温度范围内表现出稳定性，这表明这种酶可能具有在工业过程中使用的潜力。pH 6 和淀粉 40 g/l 被确定为实现最高 α-淀粉酶单位 (101.44 U/ml) 的重要因素的最佳水平。这种细菌α-淀粉酶在pH 5 和40 到60 °C 的温度范围内表现出稳定性，这表明这种酶可能具有在工业过程中使用的潜力。pH 6 和淀粉 40 g/l 被确定为实现最高 α-淀粉酶单位 (101.44 U/ml) 的重要因素的最佳水平。这种细菌α-淀粉酶在pH 5 和40 到60 °C 的温度范围内表现出稳定性，这表明这种酶可能具有在工业过程中使用的潜力。