Quách Thị Thanh Tâm * , Bùi Thị Minh Diệu Phạm Minh Triết

* Tác giả liên hệ (quachtamduy@gmail.com)

Abstract

The temperature at the grave of the waste stream can increase and inhibit the degradation of normal microorganism strains. The aim of this study was to screen and isolate for the keratin degrading heat tolerant bacteria from slaughter-houses and farm. Five hair dumping soil samples and two waste water samples were collected from Dong Thap province for this study. These samples were serially diluted and plated on the feather-meal-containing medium for isolating and screening of efficient hair-degrading bacteria. Eighteen (18) aerobic heat resistant bacterial strains were isolated and 18 strains showed the degrading ability of feather and goat-hair. 18 strains were able to grow and degraded keratin at 45oC; 10 strains had the capacity of development at 50°C and two strains had the ability to survive at 55oC. 18 isolates showed the feather-degrading ability with most of them presented in the white color colonies, 17 rod shapes and 1 sphere shape (15 showed negative and 3 positive in Gram staining) were selected. The isolations designated as V1, V2 and V9 revealed significant differences among differentials with the highest rates as 35.64%, 32.29% and 37.76% respectively in the feather-degrading ability. In goat hair-containing medium they showed 40.48%, 40.85% and 42.18% of degradation. 16S rRNA gene sequences indicated that isolate V1 was  related to Bacillus megaterium (with 99% similarity); while isolate V2 was 99% similar to Bacillus sp. P014 and V9 was related to Pseudomonas putida Rs-198 (with 93% similarity).
Keywords: Bacillus megaterium, Bacillus sp. P014, Pseudomonas putida Rs-198, keratinase, heat tolerant bacteria

Tóm tắt

Nhiệt độ ở các hố chôn nguồn chất thải lông có thể tăng cao và làm ức chế hoạt động phân hủy của các dòng vi khuẩn thông thường. Vì vậy, nghiên cứu được thực hiện nhằm phân lập và tuyển chọn một số dòng vi khuẩn chịu nhiệt có khả năng phân hủy mạnh các cơ chất chứa keratin từ nguồn chất thải của lò giết mổ gia súc. Với 18 dòng vi khuẩn hiếu khí chịu nhiệt đã được phân lập từ năm mẫu đất và hai mẫu nước trên môi trường có bổ sung bột lông gia cầm. Và 18 dòng vi khuẩn đều có khả năng phát triển và phân hủy keratin ở 45oC; 10 dòng có khả năng phát triển ở 50oC và hai dòng có khả năng tồn tại ở 55oC. Các mẫu được pha loãng và nuôi cấy trên môi trường bột lông vũ để phân lập và khảo sát khả năng phân hủy cơ chất chứa keratin của vi khuẩn. Kết quả phân lập được 18 dòng vi khuẩn có khả năng phân hủy lông vũ với đa số các dòng vi khuẩn có khuẩn lạc màu trắng đục, với đa số tế bào hình que chỉ 1 tế bào hình cầu (15 dòng gram âm và 3 dòng gram dương). Trong đó, các dòng V1, V2, V9 thể hiện khả năng phân hủy keratin mạnh nhất với kết quả phân hủy bột lông vũ lần lượt là 35,64%, 32,29% và 37,76%; kết quả phân hủy bột lông dê là 40,48%, 40,85% và 42,18%. Kết quả xác định trình tự của đoạn gen 16S rRNA  dòng vi khuẩn V1 tương đồng với Bacillus megaterium ở mức 99% và dòng V2 tương đồng với Bacillus sp. P014  ở mức 99%, dòng V9 tương đồng với Pseudomonas putida Rs-198 ơ? mư?c 93%.
Từ khóa: Bacillus megaterium, Bacillus sp. P014, Pseudomonas putida Rs-198, keratin, vi khuẩn chịu nhiệt

Article Details

Tài liệu tham khảo

Akhtar W. and Edwards H.G.M. 1997. Fourier-transform Raman spectroscopy of mammalian and avian keratotic biopolymers. Spectrochim Acta. 53: 81-90.

Barker G.C., Smith J.J. and Cowan D.A. 2003. Review and reanalysis of domain specific 16S primers. Journal of Microbiological Method. 55: 541-555.

Brandelli, A. 2007. Bacterial Keratinases: Useful Enzymes for Bioprocessing Agroindustrial Wastes and Beyond. Food and Bioprocess Technology An International Journal, 10.1007/s11947-007-0025-y.

Cao Ngọc Điệp và Nguyễn Hữu Hiệp. 2002. Thực tập vi sinh vật đại cương. Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học. Trường Đại học Cần Thơ.

Daniel J.D., Ana P.F.C. and Brandelli A. 2009. Keratinolytic potential of a novel Bacillus sp. P45 isolated from the Amazon basin fish Piaractus mesopotamicus. International Biodeterioration & Biodegradation. 63: 358–363.

Ghosh A., Maity B., Chakrabarti K. and Chattopadhyay D. 2007. Bacterial diversity of east Calcutta wet land area: Possible identification of potential bacterial population for different biotechnological uses. Microbial Ecology. 54: 452-459.

Hồ Huỳnh Thùy Dương. 2002. Sinh học phân tử. Nxb Giáo dục.

Kim, J.M., W.J. Lim and H.J. Suh. 2001. Feather-degrading Bacillusspecies from poultry waste. Process Biochemistry, 37: 287-291.

Khuất Hữu Thanh. 2006. Cơ sở di truyền phân tử và kỹ thuật gen.Nxb. Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, trang 137-146.

Lateef A, Oloke J. K., Kana E. B. G., Sobowale B. O., Ajao S. O. and Bello B.Y. 2010. Keratinolytic activities of a new feather-degrading isolate of Bacillus cereus LAU 08 isolated from Nigerian soil. International Biodeterioration & Biodegradation. 64: 162-165.

MatikevičienėV., Masiliūnienė D.andGrigiškis S. 2009. Degradation of keratin containing wastes by bacteria with keratinolytic activity. International Scientific and Practical Conference. 1:284-289.

Nguyễn Thu Hiền, Nguyễn Thị Quỳnh Mai, Nguyễn Huy Hoàng. 2010. Phân lập chủng vi khuẩn Chryseobacterium có khả năng thủy phân lông vũ. Tạp chí Công nghệ Sinh học. 8(3A): 923-928.

Nguyễn Huy Hoàng, Nguyễn Thu Hiền, Nguyễn Thị Quỳnh Mai và Nguyễn Ngọc Dũng. 2010. Phân lập chủng vi khuẩn có khả năng phân hủy lông vũ tạo nguồn thức ăn cho nuôi trồng thủy sản. Viện Công nghệ sinh học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

Onifade A.A., Al-Sane N.A., Al-Musallam A.A. and Al-Zarban S. 1998. A review: potentials for biotechnological applications of keratin-degrading microorganisms and their enzymes for nutritional improvement of feathers and other keratins as livestock feed resources. Bioresource Technology. 66: 1-11.

Riffel, A. and A. Brandelli. 2006. Keratinolytic bacteria isolated from feather waste. Brazilian Journal of Microbiology, ISSN 1517-8382.

Joshi S.G., Tejashwini M.M., Revati N., Sridevi R. and Roma D. 2007. Isolation, identification and characterazation of a feather degrading bacterium. International Journal of Poultry Science. 6(9): 689-693.

Tanada N., Kageura M., Hara K., Hieda Y., Takamoto M. and Kashimura S. 1994. Demonstration of oxidation dyes on human hair. Forensic sci lnt. 64: 1-8.

Tapia D.M.T. and Contiero J. 2008. Production and partial characterization of keratinase produced by a microorganism isolated from poultry processing plant wastewater. African Journal of Biotechnology. 7(3): 296-300.

Zambare V.P., Nilegaonkar S.S. and Kanekar P.P. 2007. Production of an alkaline protease by Bacillus cereus MCM B-326 and its application as a dehairing agent. World J Microbiol Biotechnol. 1569-1574.

Wang, X. and C.M. Parsons. 1997. Effect of processing systems on protein quality of feather meal and hair meals. Poultry Sci, 76:491–496.