شناسایی جدایه بومی Fum1، جداشده از مرغداری‌های اطراف مشهد و بهبود فعالیت آنزیمی آن با استفاده از بهینه سازی شرایط محیطی به روش تک‌متغیره

اهداف: سالانه مقادیر زیادی پسماند از مرغداری‌ها تولید می‌شود که شامل پر، استخوان، خون و غیره است. 90% پَر از پروتئین کراتین و مابقی آن از لیپید و آب تشکیل شده است. آنزیم کراتیناز یکی از متنوع‌ترین و پرکاربردترین آنزیم‌ها است که توسط میکروارگانیزم‌ها تولید می‌شود.کراتیناز برای مقاصد مختلف کاربرد دارند.مواد و روش‌ها: در این پژوهش فعالیت کراتینولیتیک جدایه 1fum بررسی و بهینه‌سازی شرایط کشت برای تولید آنزیم کراتیناز صورت گرفت. جدایه براساس خواص ریخت‌شناسی و بیوشیمیایی و مولکولی با استفاده از ژن 16s rrna شناسایی شد. سپس فعالیت پروتئازی جدایه بررسی و با فعالیت کراتینازی آن مورد مقایسه قرار گرفت. میزان فعالیت کراتینازی جدایه در شرایط مختلف بررسی شد. در انتها توانایی رشد جدایه در بستر انواع کراتین (آلفا و بتا) نیز بررسی و نوع آنزیم کراتیناز مشخص شد.یافته‌ها: نتایج تعیین توالی و شناسایی بیوشیمیایی و ریخت‌شناسی نشان داد که جدایه 1fum قرابت 99/9% با باکتری باسیلوس موجاونسیس (bacillus mojavensis) دارد. بهینه‌سازی فاکتورهای دما، دوره گرماگذاری، ph، منابع کربن و نیتروژن، هوادهی و مقدار تلقیح باکتری نشان داد که جدایه در شرایط 48ساعت گرماگذاری در دمای ᵒc37 با 9/5=ph، منبع کربن ساکارز 1%، 3% سوبسترا، هوادهی 75% از ارلن نسبت به کل حجم آن با دور rpm150 و مقدار تلقیح 64% (حجمی/حجمی) بهترین فعالیت کراتینولیتیک را داشت. هیچکدام از منابع نیتروژن اثر مثبت نداشت. همچنین آنزیم کراتیناز از نوع beta; بود.نتیجه‌گیری: بهینه‌سازی شرایط کشت جدایه 1fum موجب افزایش 3/38 برابری فعالیت کراتینولیتیک شد که نشان‌دهنده اهمیت بهینه‌سازی است. در این پژوهش جدایه با فعالیت مناسب توانایی به‌کارگیری در فرآیندهای بیوتکنولوژیکی را دارد.

Identification of native isolation, FUM1, isolated from poultry farm of Mashhad countryside and improving its keratinolytic activity by optimizing of environmental conditions using one factor at a time methodology

Aims: Significant amounts of waste, including feathers, bones, blood, etc. are yearly produced by the poultry industry. Feathers are composed of 90% keratin protein, and the rest is composed of lipids and water. Keratinases are one of the most diverse and usable enzymes, which can be produced by bacterial and fungal microorganisms. These enzymes show a wide range of application in various fields.Materials and Methods: In this study, the keratinolytic activity of the isolated strain from a poultry farm in Mashhad was evaluated and then the medium conditions for keratinase production were optimized. The strains were identified based on the morphological and biochemical methods. 16SrRNA gene of the strain was amplified by PCR and then sequenced. The strain proteolytic activity was examined and compared with its keratinolytic activity. Finally, strain growth ability tested in variety substrate.Findings: Using 16SrRNA gene sequencing, morphological and biochemical identification, the strain shared 99.9% similarity with Bacillus mojavensis. Optimization of various factors, including temperature, pH, incubation time, carbon and nitrogen sources, aeration and inoculum size showed that the isolated strain has the highest keratinolytic activity at 37 °C, 48 hour incubation period, pH=9.5, sucrose 1%, 3% substrate, aeration 75% and 6% (v/v) inoculum amount. None of the nitrogen sources had a positive effect.Conclusion: The FUM1 keratinolytic activity was increased approximately 3.38 fold by condition optimization of the medium, indicating the importance of environmental conditions. In the study, the strain with high keratinolytic activity was suggesting its potential use in biotechnological.