Bacteria of Deep-Sea Sediments of the Black Sea Breaking Down Keratin
Down and feather raw materials generated at food processing plants are among the main environmental pollutants. Most enterprises use burial and burning methods to deal with this waste, which negatively affects the environmental situation. The use of enzymatic hydrolysis by decomposer microorganisms...
Збережено в:
| Дата: | 2024 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine
2024
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/196 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Microbiological Journal |
Репозитарії
Microbiological Journal| id |
oai:ojs2.ojs.microbiolj.org.ua:article-196 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Microbiological Journal |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic |
bacteria of deep-sea sediments of the Black Sea keratinase activity total proteolytic (caseinolytic) activity disulfide reductase activity бактерії з глибоководних відкладень Чорного моря кератиназна активність загальна протеолітична (казеїнолітична) активність дисульфідредуктазна активність |
| spellingShingle |
bacteria of deep-sea sediments of the Black Sea keratinase activity total proteolytic (caseinolytic) activity disulfide reductase activity бактерії з глибоководних відкладень Чорного моря кератиназна активність загальна протеолітична (казеїнолітична) активність дисульфідредуктазна активність Avdiyuk, K.V. Ivanytsia, V.O. Varbanets, L.D. Shtenikov, M.D. Авдіюк, К.В. Іваниця, В.О. Варбанець, Л.Д. Штеніков, М.Д. Bacteria of Deep-Sea Sediments of the Black Sea Breaking Down Keratin |
| topic_facet |
bacteria of deep-sea sediments of the Black Sea keratinase activity total proteolytic (caseinolytic) activity disulfide reductase activity бактерії з глибоководних відкладень Чорного моря кератиназна активність загальна протеолітична (казеїнолітична) активність дисульфідредуктазна активність |
| format |
Article |
| author |
Avdiyuk, K.V. Ivanytsia, V.O. Varbanets, L.D. Shtenikov, M.D. Авдіюк, К.В. Іваниця, В.О. Варбанець, Л.Д. Штеніков, М.Д. |
| author_facet |
Avdiyuk, K.V. Ivanytsia, V.O. Varbanets, L.D. Shtenikov, M.D. Авдіюк, К.В. Іваниця, В.О. Варбанець, Л.Д. Штеніков, М.Д. |
| author_sort |
Avdiyuk, K.V. |
| title |
Bacteria of Deep-Sea Sediments of the Black Sea Breaking Down Keratin |
| title_short |
Bacteria of Deep-Sea Sediments of the Black Sea Breaking Down Keratin |
| title_full |
Bacteria of Deep-Sea Sediments of the Black Sea Breaking Down Keratin |
| title_fullStr |
Bacteria of Deep-Sea Sediments of the Black Sea Breaking Down Keratin |
| title_full_unstemmed |
Bacteria of Deep-Sea Sediments of the Black Sea Breaking Down Keratin |
| title_sort |
bacteria of deep-sea sediments of the black sea breaking down keratin |
| title_alt |
Бактерії із глибоководних відкладень Чорного моря, які здатні розщеплювати кератин |
| description |
Down and feather raw materials generated at food processing plants are among the main environmental pollutants. Most enterprises use burial and burning methods to deal with this waste, which negatively affects the environmental situation. The use of enzymatic hydrolysis by decomposer microorganisms is a promising and safe method for processing keratin waste. Earlier, it was shown that bacteria isolated from the bottom sediments of the Black Sea are active producers of elastases, fibrinogenases, and fibrinases. Therefore, the aim of this work was to evaluate the ability of bacteria isolated from the deep-sea sediments of the Black Sea to exhibit other types of proteolytic activity, in particular, to decompose hard-to-reach protein keratin. Меthods. The objects of the study were 20 cultures of bacteria isolated from deep-sea sediments of the Black Sea represented by the genera Bacillus, Metabacillus, Priestia, and Robertmurraya. The cultures were grown under conditions of submerged cultivation at 28 °C, with a nutrient medium stirring rate of 232 rpm for 4 days. For growth, a basic nutrient medium containing 0.5 % defatted chicken feathers as sole sources of carbon and nitrogen was used. The keratinase activity was assessed by UV absorption at 280 nm of hydrolysis products of keratin-containing materials. Protein was determined by the Lowry method, and caseinolytic (total proteolytic) activity was determined by the Anson method. Disulfide reductase activity was measured spectrophotometrically at 412 nm by evaluating the yellow sulfide formed during the reduction of 5,5’-dithiobis-(2-nitrobenzoic acid) (DTNB). Results. It was shown that the cultures of Metabacillus idriensis 2 and Robertmurraya siralis 57, out of twenty studied, did not grow on a nutrient medium with chicken feathers as the only source of carbon and nitrogen. The remaining 18 cultures exhibited varying degrees of keratinase activity (from 3 to 32 U/mL). The highest level of activity is characteristic of the culture Priestia megaterium 035 (32 U/mL). A study of the ability to break down casein showed that the level of total proteolytic (caseinolytic) activity of most cultures ranged from 0.015 U/mL to 0.14 U/mL. The highest total proteolytic activity was demonstrated by Bacillus pumilus A (0.3 U/mL) and Priestia megaterium 55 (0.24 U/mL) cultures, which also demonstrated high keratinase activity. The highest level of disulfide reductase activity was observed in Bacillus pumilus A (63.3 µmol/min), Bacillus subtilis 248 (62.0 µmol/min), and Priestia megaterium 035 (61.3 µmol/min), and the lowest in Bacillus licheniformis 249. Thus, from the deep-sea sediments of the Black Sea, we have isolated a number of active producers of keratinases, representatives of the two genera Bacillus and Priestia, which, after studying their physicochemical and catalytic properties, may turn out to be promising for practical application, in particular in the development of new technologies for the utilization of down and feather poultry farm waste. |
| publisher |
PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine |
| publishDate |
2024 |
| url |
https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/196 |
| work_keys_str_mv |
AT avdiyukkv bacteriaofdeepseasedimentsoftheblackseabreakingdownkeratin AT ivanytsiavo bacteriaofdeepseasedimentsoftheblackseabreakingdownkeratin AT varbanetsld bacteriaofdeepseasedimentsoftheblackseabreakingdownkeratin AT shtenikovmd bacteriaofdeepseasedimentsoftheblackseabreakingdownkeratin AT avdíûkkv bacteriaofdeepseasedimentsoftheblackseabreakingdownkeratin AT ívanicâvo bacteriaofdeepseasedimentsoftheblackseabreakingdownkeratin AT varbanecʹld bacteriaofdeepseasedimentsoftheblackseabreakingdownkeratin AT šteníkovmd bacteriaofdeepseasedimentsoftheblackseabreakingdownkeratin AT avdiyukkv bakterííízglibokovodnihvídkladenʹčornogomorââkízdatnírozŝeplûvatikeratin AT ivanytsiavo bakterííízglibokovodnihvídkladenʹčornogomorââkízdatnírozŝeplûvatikeratin AT varbanetsld bakterííízglibokovodnihvídkladenʹčornogomorââkízdatnírozŝeplûvatikeratin AT shtenikovmd bakterííízglibokovodnihvídkladenʹčornogomorââkízdatnírozŝeplûvatikeratin AT avdíûkkv bakterííízglibokovodnihvídkladenʹčornogomorââkízdatnírozŝeplûvatikeratin AT ívanicâvo bakterííízglibokovodnihvídkladenʹčornogomorââkízdatnírozŝeplûvatikeratin AT varbanecʹld bakterííízglibokovodnihvídkladenʹčornogomorââkízdatnírozŝeplûvatikeratin AT šteníkovmd bakterííízglibokovodnihvídkladenʹčornogomorââkízdatnírozŝeplûvatikeratin |
| first_indexed |
2024-09-01T17:43:34Z |
| last_indexed |
2024-09-01T17:43:34Z |
| _version_ |
1809016542528012288 |
| spelling |
oai:ojs2.ojs.microbiolj.org.ua:article-1962024-06-26T14:03:33Z Bacteria of Deep-Sea Sediments of the Black Sea Breaking Down Keratin Бактерії із глибоководних відкладень Чорного моря, які здатні розщеплювати кератин Avdiyuk, K.V. Ivanytsia, V.O. Varbanets, L.D. Shtenikov, M.D. Авдіюк, К.В. Іваниця, В.О. Варбанець, Л.Д. Штеніков, М.Д. bacteria of deep-sea sediments of the Black Sea keratinase activity total proteolytic (caseinolytic) activity disulfide reductase activity бактерії з глибоководних відкладень Чорного моря кератиназна активність загальна протеолітична (казеїнолітична) активність дисульфідредуктазна активність Down and feather raw materials generated at food processing plants are among the main environmental pollutants. Most enterprises use burial and burning methods to deal with this waste, which negatively affects the environmental situation. The use of enzymatic hydrolysis by decomposer microorganisms is a promising and safe method for processing keratin waste. Earlier, it was shown that bacteria isolated from the bottom sediments of the Black Sea are active producers of elastases, fibrinogenases, and fibrinases. Therefore, the aim of this work was to evaluate the ability of bacteria isolated from the deep-sea sediments of the Black Sea to exhibit other types of proteolytic activity, in particular, to decompose hard-to-reach protein keratin. Меthods. The objects of the study were 20 cultures of bacteria isolated from deep-sea sediments of the Black Sea represented by the genera Bacillus, Metabacillus, Priestia, and Robertmurraya. The cultures were grown under conditions of submerged cultivation at 28 °C, with a nutrient medium stirring rate of 232 rpm for 4 days. For growth, a basic nutrient medium containing 0.5 % defatted chicken feathers as sole sources of carbon and nitrogen was used. The keratinase activity was assessed by UV absorption at 280 nm of hydrolysis products of keratin-containing materials. Protein was determined by the Lowry method, and caseinolytic (total proteolytic) activity was determined by the Anson method. Disulfide reductase activity was measured spectrophotometrically at 412 nm by evaluating the yellow sulfide formed during the reduction of 5,5’-dithiobis-(2-nitrobenzoic acid) (DTNB). Results. It was shown that the cultures of Metabacillus idriensis 2 and Robertmurraya siralis 57, out of twenty studied, did not grow on a nutrient medium with chicken feathers as the only source of carbon and nitrogen. The remaining 18 cultures exhibited varying degrees of keratinase activity (from 3 to 32 U/mL). The highest level of activity is characteristic of the culture Priestia megaterium 035 (32 U/mL). A study of the ability to break down casein showed that the level of total proteolytic (caseinolytic) activity of most cultures ranged from 0.015 U/mL to 0.14 U/mL. The highest total proteolytic activity was demonstrated by Bacillus pumilus A (0.3 U/mL) and Priestia megaterium 55 (0.24 U/mL) cultures, which also demonstrated high keratinase activity. The highest level of disulfide reductase activity was observed in Bacillus pumilus A (63.3 µmol/min), Bacillus subtilis 248 (62.0 µmol/min), and Priestia megaterium 035 (61.3 µmol/min), and the lowest in Bacillus licheniformis 249. Thus, from the deep-sea sediments of the Black Sea, we have isolated a number of active producers of keratinases, representatives of the two genera Bacillus and Priestia, which, after studying their physicochemical and catalytic properties, may turn out to be promising for practical application, in particular in the development of new technologies for the utilization of down and feather poultry farm waste. Пухо-перова сировина, що утворюється на переробних підприємствах харчової промисловості, є однією із основних забруднювачів навколишнього середовища. Більшість підприємств для боротьби з цими відходами використовують методи захоронення та спалювання, що негативно впливає на екологічну ситуацію. Використання ферментативного гідролізу за участю мікроорганізмів-деструкторів є перспективним та безпечним методом переробки кератинових відходів. Раніше було показано, що бактерії, виділені з донних відкладень Чорного моря, є активними продуцентами еластаз, фібриногеназ та фібриназ. Тому метою даної роботи було оцінити здатність бактерій, виділених із глибоководних відкладень Чорного моря, проявляти інші види протеолітичної активності, зокрема розщеплювати важкодоступний білок кератин. Методи. Об’єктами дослідження були 20 культур бактерій, виділених із глибоководних відкладень Чорного моря та представлених родами Bacillus, Metabacillus, Priestia та Robertmurraya. Культури вирощували в умовах глибинного культивування при 28 °C зі швидкістю перемішування живильного середовища 232 об/хв протягом 4 діб. Для росту використовували базове живильне середовище, що містило 0,5% знежиреного курячого пір’я як єдине джерело вуглецю та азоту. Активність кератинази оцінювали за УФ-поглинанням при 280 нм продуктів гідролізу кератинвмісних матеріалів. Білок визначали за методом Лоурі, казеїнолітичну (загальну протеолітичну) активність – за методом Ансона. Активність дисульфідредуктази вимірювали спектрофотометрично при 412 нм шляхом оцінки жовтого сульфіду, утвореного під час відновлення 5,5’-дитіобіс-(2-нітробензойної кислоти) (DTNB). Результати. Показано, що культури Metabacillus idriensis 2 і Robertmurraya siralis 57, із двадцяти досліджених, не росли на живильному середовищі з курячим пір’ям як єдиним джерелом вуглецю та азоту. Інші 18 культур проявляли різний ступінь кератиназної активності (від 3 до 32 од/мл). Найвищий рівень активності характерний для культури Priestia megaterium 035 (32 од/мл). Вивчення здатності розщеплювати казеїн показало, що рівень протеолітичної активності більшості культур знаходився в межах від 0,015 од/мл до 0,14 од/мл. Найвищу протеолітичну активність виявляли культури Bacillus pumilus A (0,30 од/мл) і Priestia megaterium 55 (0,24 од/мл), які також демонстрували високий рівень кератиназної активності. Найвищий рівень дисульфідредуктазної активності спостерігався у Bacillus pumilus A (63,3 мкмоль/хв), Bacillus subtilis 248 (62,0 мкмоль/хв) і Priestia megaterium 035 (61,3 мкмоль/хв), а найнижчий – у Bacillus licheniformis 249. PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine 2024-06-22 Article Article application/pdf https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/196 10.15407/microbiolj86.03.018 Mikrobiolohichnyi Zhurnal; Vol. 86 No. 3 (2024): Mikrobiolohichnyi Zhurnal; 18-26 Мікробіологічний журнал; Том 86 № 3 (2024): Мікробіологічний журнал; 18-26 2616-9258 1028-0987 10.15407/microbiolj86.03 en https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/196/66 Copyright (c) 2024 Mikrobiolohichnyi Zhurnal https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |