Huỳnh Kim Yến * Bùi Thị Minh Diệu

* Tác giả liên hệ (hkyen@vnkgu.edu.vn)

Abstract

The aim of this study was to screen and isolate for the keratin degrading heat-tolerant bacteria from animal fur-poultry feathers. Fifty-four aerobic heat-resistant bacteria strains were isolated from eighteen hair dumping soil samples and two waste water samples; were collected from slaughterhouses in three provinces of Can Tho, Vinh Long and Kien Giang. Fifty-four strains were able to grow and degraded keratin at 45oC; Eighteen strains had the capacity of development at 50oC and five strains had the ability to survive at 55oC. These samples were serially diluted and plated on the feather-meal containing medium for isolating and screening of efficient hair-degrading bacteria. Most of the strains isolated were white or light yellow color colonies, 23 rod-shapes and 31 sphere-shapes (42 isolates were Gram–Stain negative and 12 isolates were Gram–Stain positive). The isolation designated KG2 revealed significant difference among differential at 55oC with the highest rates 57.91% respectively in the feather-degrading ability. In fur animal medium they showed of 35.06% degradation. 16S rRNA genesequences indicated the isolate KG2 was related to Bacillus megaterium AIMST 3.Ei.1 (with 97% similarity).
Keywords: Animal fur, Bacillus megaterium, feathers, thermotolerant bacteria

Tóm tắt

Nghiên cứu được thực hiện nhằm phân lập và tuyển chọn những dòng vi khuẩn chịu nhiệt có khả năng phân hủy mạnh các cơ chất chứa keratin từ lông gia súc-gia cầm. Có 54 dòng vi khuẩn hiếu khí chịu nhiệt đã được phân lập từ 18 mẫu đất và hai mẫu nước thu được tại các lò giết mổ ở ba tỉnh Cần Thơ, Vĩnh Long và Kiên Giang. Với 54 dòng có khả năng phát triển và phân hủy keratin ở 45oC; 18 dòng phát triển ở 50oC; 5 dòng phát triển 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. Đa số các dòng vi khuẩn được phân lập có khuẩn lạc màu trắng đục hoặc vàng nhạt, bìa nguyên với 23 dòng tế bào hình que và 31 dòng hình cầu (42 dòng Gram âm và 12 dòng Gram dương). Trong đó dòng KG2 thể hiện khả năng phân hủy keratin mạnh nhất ở 55 oC với kết quả phân hủy lông gia cầm là 57,91%; kết quả phân hủy lông gia súc là 35,06%. Kết quả xác định trình tự đoạn gen 16S ribosomal RNA cho thấy dòng KG2 đồng hình 97% với dòng Bacillus megaterium AIMST 3.Ei.1.
Từ khóa: Bacillus megaterium, lông gia súc, lông gia cầm, 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 A Mol Biomol Spectrosc, 53A: 81-90.

Brandelli, A., 2008. Bacterial Keratinase: Useful Enzymes for Bioprocessing Agroindustrial Wastes and Beyond. Food and Bioprocess Technology, 10(1): 105-116.

Bockle, B., Galunski, B. and Muller, R., 1995. Characterization of a keratinolytic serine protease from Streptomyces pactum DSM40530. Applied and Environmental Microbiology, 61(10): 3705-3710.

Cao, L., Tan, H., Liu, Y., Xue, X., Zhou, S., 2008. Characterization of new keratinolytic Trichderma atroviride strain F6 that completely degrades native chicken feather. Letters in Applied Microbiology, 46(3): 389-394.

Cao Ngọc Điệp và Nguyễn Hữu Hiệp, 2008. Giáo trình thực tập Vi sinh vật đại cương. Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học. Trường Đại học Cần Thơ. tr.28-30.

Daniel J. Daroit, Ana Paula F. Corre a and Adriano Brandelli, 2009. Keratinolytic potential of a novel Bacillus sp. P45 isolated from the Amazon basin fish Piaractus mesopotamicus. International Biodeterioration and Biodegradation, 63(3): 358-363.

Geun-Tae Park and Hong Joo-Son, 2009. Keratinolytic activity of Bacillus megaterium F7-1, a feather-degrading mesophilic bacterium. Microbiological Research, 164(4): 478-485.

Gupta, R. and Rammi, P., 2006. Microbial keratinase and their prospective applications: an overview. Applied Microbiology and Biotechnology, 70(1): 21-33.

Ghosh, A.., Maity, B., Chakrabarti, K. and Chattopadhyay, D., 2007. Bacterial diversity ofeast Calcutta wet land area: Possible identification of potential bacterial population for different biotechnological uses. Microbial Ecology, 54(3): 452-459.

Hoben, H. and Somasegaran, P., 1982. Comparison of the Pour, Dpread, and Drop plate methods for enumeration of Rhizobium spp. in inculants made from presterilized peat. Applied and Environmental Microbiology, 44(5): 1246-1247.

Kim, J.M., Lim ,W.J. and Suh, H.J., 2001. Feather-degrading Bacillus species from poultry waste. Process Biochemistry, 37(3): 287-291.

Lin, X., Kelemen, D.W., Miller ES. and Shih, JCH., 1995. Nucleotide sequence and expression of ker A, the gene encoding a keratinolytic protease of Bacillus licheniformis PWD-1. Appl Environ Microbiol, 61(4): 1469-1474.

Nguyễn Đình Quyến và Trần Thị Lan Phương, 2001. Phân lập và tuyển chọn các vi khuẩn có khả năng phân giải keratin dùng để chuyển hóa sinh học lông gia cầm. Tạp chí sinh học, 23(1): 27-30.

Nguyễn Huy Hoàng, Nguyễn Thu Hiền, Nguyễn thị Quỳnh Mai và Nguyễn Ngọc Dũng, 2010. Phân lập chủng vi sinh vật 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.

Niamsup, P., Sujaya, I.N., Tanaka, M., Sone, T., Hanada, S., Kamagata, Y., Lumyong, S., Assavanig, A., Asano, K., Tomita, F., and Yokota, A., 2003. Lactobacillus thermotolerans sp. nov., a novel thermotolerans species isolated from chicken faeses. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 53(1): 263-268.

Onifade, A.A., A1-Sane, N.A., Al-Musallam, A.A., and Al-Zarban, S., 1998. Potentials for biotechnological applications of keratin-degrading microorganisms and their enzymes for nutritional improvement of feathers and other keratins as livestock feed resources. Biores. Technology, 66(1): 1-11.

Quách Thị Thanh Tâm và Bùi Thị Minh Diệu, 2015. Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn có khả năng phân hủy lông gia súc gia cầm từ các lò mổ gia súc ở ba huyện Tam Bình, Long Hồ và Vũng Liêm tỉnh Vĩnh Long. Tạp chí Khoa học Đại học Cần Thơ. 41B: 1-11.

Quách Thị Thanh Tâm, Bùi Thị Minh Diệu và Phạm Minh Triết, 2014. Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn chịu nhiệt có khả năng phân giải keratin từ chất thải chăn nuôi ở Đồng Tháp. Tạp chí Khoa học Đại học Cần Thơ. 32B: 58-68.

Riffel, A., Lucas, F., Heeb, P. and Brandelli, A., 2003. Characterization of a new keratinolytic bacterium that completely degrades native feather. Arch. Microbiology, 179(4): 258-265.

Tam, Quach Thi Thanh., Tham, NguyenThi Hong., and Dieu, Bui Thi Minh., 2014. Isolation and selection of feather-Degrading Aerobic Bacteria from poultry processing plants in Mekong Delta of Vietnam. Nova Journal of Medical and Biological Science, 3(4): 1-6.

Veslava Matikevičienė, Danutė Masiliūnienė, Saulius Grigiškis, 2009. Degradation of keratin containing waste by bacteria with keratinolytic activity. International Scientific and Practical Conference, 44(1): 284-289.

Wang, X. and Parsons, C.M., 1997. Effect of processing systems on protein quality of feather meal and hair meals. Poultry Science, 76(3): 491-496.

Yang, J.L., Wang, M.S., Cheng, A.C., Pan, K.C., Li C.F. and Deng, S.X., 2008. A simple and rapid method for extracting bacterial DNA from intestinal microflora for ERIC-PCR detection. World J Gastroenterol, 14(18): 2872-2876.

Zhang Jun Cao, Qi Zhang, Dong-Kai Wei, Li Chen, Jing Wang, Xing-Qun Zhang and Mei-Hua Zhou, 2009. Characterization of a novel Stenotrophomonas isolate with high keratinase activity and purification of the enzyme. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology, 36(2): 181-188.

Williams, CM., Richter, CS., Mackenzie, JM. and Shih, JCH., 1990. Isolation, identification and characterization of a feather-degrading bacterium. Appl Environ Microbiology, 56(6): 1509:1515.