Substrate Specificity of Bacillus megaterium UСM B-5710 Keratinase
The specifics of the processing of livestock and poultry products is that in the process of obtaining the main marketable products, about half the feedstock at various stages of the technological process turns into waste that pollutes the environment. These by-products contain large amounts of the h...
Збережено в:
| Дата: | 2023 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine
2023
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/94 |
| 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-94 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Microbiological Journal |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic |
Bacillus megaterium UCM B-5710 keratinase substrate specificity keratin-containing substrates α-keratin β-keratin Bacillus megaterium УКМ В-5710 кератиназа субстратна специфічність кератинвмісні субстрати α-кератин β-кератин |
| spellingShingle |
Bacillus megaterium UCM B-5710 keratinase substrate specificity keratin-containing substrates α-keratin β-keratin Bacillus megaterium УКМ В-5710 кератиназа субстратна специфічність кератинвмісні субстрати α-кератин β-кератин Avdiyuk, K.V. Varbanets, L.D. Авдіюк, К.В. Варбанець, Л.Д. Substrate Specificity of Bacillus megaterium UСM B-5710 Keratinase |
| topic_facet |
Bacillus megaterium UCM B-5710 keratinase substrate specificity keratin-containing substrates α-keratin β-keratin Bacillus megaterium УКМ В-5710 кератиназа субстратна специфічність кератинвмісні субстрати α-кератин β-кератин |
| format |
Article |
| author |
Avdiyuk, K.V. Varbanets, L.D. Авдіюк, К.В. Варбанець, Л.Д. |
| author_facet |
Avdiyuk, K.V. Varbanets, L.D. Авдіюк, К.В. Варбанець, Л.Д. |
| author_sort |
Avdiyuk, K.V. |
| title |
Substrate Specificity of Bacillus megaterium UСM B-5710 Keratinase |
| title_short |
Substrate Specificity of Bacillus megaterium UСM B-5710 Keratinase |
| title_full |
Substrate Specificity of Bacillus megaterium UСM B-5710 Keratinase |
| title_fullStr |
Substrate Specificity of Bacillus megaterium UСM B-5710 Keratinase |
| title_full_unstemmed |
Substrate Specificity of Bacillus megaterium UСM B-5710 Keratinase |
| title_sort |
substrate specificity of bacillus megaterium uсm b-5710 keratinase |
| title_alt |
Субстратна специфічність кератинази Bacillus megaterium УКМ В-5710 |
| description |
The specifics of the processing of livestock and poultry products is that in the process of obtaining the main marketable products, about half the feedstock at various stages of the technological process turns into waste that pollutes the environment. These by-products contain large amounts of the hard-to-digest keratin protein. The use of specific enzymes capable of degrading this protein helps not only to reduce the negative anthropogenic impact on nature but also to obtain valuable hydrolysates that can be used as a fertilizer for plants or a feed additive. The aim of this work was to study the ability of Bacillus megaterium UCM B-5710 to split various keratin-containing substrates: black and white chicken feathers, white turkey feathers, parrot feathers of various colors, sheep wool, pig bristles, and baby hair and nails. Methods. The culture was grown under conditions of submerged cultivation at 40 °C, with a nutrient medium stirring rate of 201 rpm for 6 days. For growth, a basic nutrient medium containing 0.5% defatted chicken feathers or other keratin-containing substrates as sole sources of carbon and nitrogen were used. Keratinase activity was assessed by UV absorption at 280 nm of hydrolysis products of keratin-containing raw materials. Protein was determined by the Lowry method, caseinolytic (total proteolytic) activity was determined by the Anson method modified by Petrova, and amino acid content was determined by the ninhydrin method. The degree of hydrolysis of the substrates was evaluated by the ratio of the initial and final weight of the substrate. Results. It was shown that the synthesis of keratinase by the culture of B. megaterium UCM B-5710 begins from the 6th hour of cultivation. The level of protein and proteolytic activity and the content of amino acids increased throughout the entire period of culture growth. The supernatant of the culture liquid of B. megaterium UCM B-5710 was most effective in splitting white chicken’s and turkey’s feathers, a little slower — feathers of black chicken and blue parrots, as well as wool of white sheep. According to the degree of splitting, the substrates used can be arranged in the following order: white turkey feathers > white chicken feathers > black chicken feathers > blue parrot feathers > white sheep wool > baby nails > pig bristle > baby hair. The study of the effect of feather color on the resistance to decomposition showed that black, blue, and red feathers are more resistant, which coincides with the literature data. Conclusions. B. megaterium UCM B-5710 produces keratinase capable of splitting both α- and β-keratins, however, with different efficiencies and rates. |
| publisher |
PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/94 |
| work_keys_str_mv |
AT avdiyukkv substratespecificityofbacillusmegateriumusmb5710keratinase AT varbanetsld substratespecificityofbacillusmegateriumusmb5710keratinase AT avdíûkkv substratespecificityofbacillusmegateriumusmb5710keratinase AT varbanecʹld substratespecificityofbacillusmegateriumusmb5710keratinase AT avdiyukkv substratnaspecifíčnístʹkeratinazibacillusmegateriumukmv5710 AT varbanetsld substratnaspecifíčnístʹkeratinazibacillusmegateriumukmv5710 AT avdíûkkv substratnaspecifíčnístʹkeratinazibacillusmegateriumukmv5710 AT varbanecʹld substratnaspecifíčnístʹkeratinazibacillusmegateriumukmv5710 |
| first_indexed |
2024-09-01T17:43:44Z |
| last_indexed |
2024-09-01T17:43:44Z |
| _version_ |
1809016553625092096 |
| spelling |
oai:ojs2.ojs.microbiolj.org.ua:article-942023-10-27T16:46:13Z Substrate Specificity of Bacillus megaterium UСM B-5710 Keratinase Субстратна специфічність кератинази Bacillus megaterium УКМ В-5710 Avdiyuk, K.V. Varbanets, L.D. Авдіюк, К.В. Варбанець, Л.Д. Bacillus megaterium UCM B-5710 keratinase substrate specificity keratin-containing substrates α-keratin β-keratin Bacillus megaterium УКМ В-5710 кератиназа субстратна специфічність кератинвмісні субстрати α-кератин β-кератин The specifics of the processing of livestock and poultry products is that in the process of obtaining the main marketable products, about half the feedstock at various stages of the technological process turns into waste that pollutes the environment. These by-products contain large amounts of the hard-to-digest keratin protein. The use of specific enzymes capable of degrading this protein helps not only to reduce the negative anthropogenic impact on nature but also to obtain valuable hydrolysates that can be used as a fertilizer for plants or a feed additive. The aim of this work was to study the ability of Bacillus megaterium UCM B-5710 to split various keratin-containing substrates: black and white chicken feathers, white turkey feathers, parrot feathers of various colors, sheep wool, pig bristles, and baby hair and nails. Methods. The culture was grown under conditions of submerged cultivation at 40 °C, with a nutrient medium stirring rate of 201 rpm for 6 days. For growth, a basic nutrient medium containing 0.5% defatted chicken feathers or other keratin-containing substrates as sole sources of carbon and nitrogen were used. Keratinase activity was assessed by UV absorption at 280 nm of hydrolysis products of keratin-containing raw materials. Protein was determined by the Lowry method, caseinolytic (total proteolytic) activity was determined by the Anson method modified by Petrova, and amino acid content was determined by the ninhydrin method. The degree of hydrolysis of the substrates was evaluated by the ratio of the initial and final weight of the substrate. Results. It was shown that the synthesis of keratinase by the culture of B. megaterium UCM B-5710 begins from the 6th hour of cultivation. The level of protein and proteolytic activity and the content of amino acids increased throughout the entire period of culture growth. The supernatant of the culture liquid of B. megaterium UCM B-5710 was most effective in splitting white chicken’s and turkey’s feathers, a little slower — feathers of black chicken and blue parrots, as well as wool of white sheep. According to the degree of splitting, the substrates used can be arranged in the following order: white turkey feathers > white chicken feathers > black chicken feathers > blue parrot feathers > white sheep wool > baby nails > pig bristle > baby hair. The study of the effect of feather color on the resistance to decomposition showed that black, blue, and red feathers are more resistant, which coincides with the literature data. Conclusions. B. megaterium UCM B-5710 produces keratinase capable of splitting both α- and β-keratins, however, with different efficiencies and rates. Специфіка переробки продуктів тваринництва та птахівництва полягає у тому, що в процесі отримання основної товарної продукції близько половини вихідної сировини на різних стадіях технологічного процесу перетворюється на відходи, які забруднюють довкілля. Ці побічні продукти містять велику кількість важкодоступного кератинового білка. Застосування специфічних ферментів, здатних розщеплювати даний білок, допомагає як знизити негативний антропогенний вплив на природу, так і отримати цінні гідролізати, які можна використовувати як добриво для рослин чи кормову добавку для тварин і нігті. Метою даної роботи було дослідити здатність Bacillus megaterium УКМ В-5710 розщеплювати різні кератинвмісні субстрати: чорне і біле куряче пір’я, біле індиче пір’я, пір’я папуг різних кольорів, овечу вовну, свинячу щетину, дитяче волосся. Методи. Культуру вирощували в умовах глибинного культивування при 40 °С зі швидкістю перемішування живильного середовища 201 об/хв протягом 6 діб. Для росту використали базове живильне середовище, що містить як єдине джерело вуглецю і азоту 0,5% знежирене куряче пір’я або інші кератинвмісні субстрати. Кератиназну активність оцінювали за поглинанням в УФ при 280 нм продуктів гідролізу кератинвмісної сировини. Білок визначали методом Лоурі, казеїнолітичну (загальну протеолітичну) активність — методом Ансона у модифікації Петрової, вміст амінокислот — нінгідриновим методом. Ступінь гідролізу субстратів оцінювали за співвідношенням початкової та кінцевої ваги субстрату. Результати. Показано, що синтез кератинази культурою Bacillus megaterium УКМ В-5710 починається з 6-ої години культивування. Рівень білка та протеолітичної активності, вміст амінокислот підвищувалися протягом усього періоду росту культури. Найбільш ефективно супернатант культуральної рідини B. megaterium УКМ В-5710 розщеплював біле куряче та індиче пір’я, трохи повільніше — чорне куряче та синє папуже пір’я, а також білу овечу вовну. За ступенем розщеплення використані субстрати можна розташувати в такому порядку: біле індиче пір’я > біле куряче пір’я > чорне куряче пір’я > синє папуже пір’я > біла овеча вовна > дитячі нігті > свиняча щетина > дитяче волосся. Вивчення впливу кольору пір’я на його стійкість до розкладання показало, що більш стійким є чорне, синє та червоне пір’я, що збігається з літературними даними. Висновки. Культура Bacillus megaterium УКМ В-5710 є продуцентом кератинази, здатної розщеплювати як α-, так і β-кератини, але з різною ефективністю та швидкістю. PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine 2023-10-23 Article Article application/pdf https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/94 10.15407/microbiolj85.05.003 Mikrobiolohichnyi Zhurnal; Vol. 85 No. 5 (2023): Mikrobiolohichnyi Zhurnal; 3-11 Мікробіологічний журнал; Том 85 № 5 (2023): Мікробіологічний журнал; 3-11 2616-9258 1028-0987 10.15407/microbiolj85.05 en https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/94/30 Copyright (c) 2023 Mikrobiolohichnyi Zhurnal https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |