:شناسايي جدايه بومي FUM1، جداشده از مرغداري‌هاي اطراف مشهد و بهبود فعاليت آنزيمي آن با استفاده از بهينهسازي شرايط محيطي به روش تك‌متغيره

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

اهداف: سالانه مقادير زيادي پسماند از مرغداري‌ها توليد مي‌شود كه شامل پر، استخوان، خون و غيره است. 90% پَر از پروتئين كراتين و مابقي آن از ليپيد و آب تشكيل شده است. آنزيم كراتيناز يكي از متنوع‌ترين و پركاربردترين آنزيم‌ها است كه توسط ميكروارگانيزم‌ها توليد مي‌شود. كراتيناز براي مقاصد مختلف كاربرد دارند. مواد و روش‌ها: در اين پژوهش فعاليت كراتينوليتيك جدايه 1-FUM بررسي و بهينه‌سازي شرايط كشت براي توليد آنزيم كراتيناز صورت گرفت. جدايه براساس خواص ريخت‌شناسي و بيوشيميايي و مولكولي با استفاده از ژن 16S rRNA شناسايي شد. سپس فعاليت پروتئازي جدايه بررسي و با فعاليت كراتينازي آن مورد مقايسه قرار گرفت. ميزان فعاليت كراتينازي جدايه در شرايط مختلف بررسي شد. در انتها توانايي رشد جدايه در بستر انواع كراتين (آلفا و بتا) نيز بررسي و نوع آنزيم كراتيناز مشخص شد. يافته‌ها: نتايج تعيين توالي و شناسايي بيوشيميايي و ريخت‌شناسي نشان داد كه جدايه 1-FUM قرابت 9/99% با باكتري باسيلوس موجاونسيس (Bacillus mojavensis) دارد. بهينه‌سازي فاكتورهاي دما، دوره گرماگذاري، pH، منابع كربن و نيتروژن، هوادهي و مقدار تلقيح باكتري نشان داد كه جدايه در شرايط 48ساعت گرماگذاري در دماي ᵒC37 با 9/5=pH، منبع كربن ساكارز 1%، 3% سوبسترا، هوادهي 75% از ارلن نسبت به كل حجم آن با دور rpm150 و مقدار تلقيح 6-4% (حجمي/حجمي) بهترين فعاليت كراتينوليتيك را داشت. هيچكدام از منابع نيتروژن اثر مثبت نداشت. همچنين آنزيم كراتيناز از نوع β بود. نتيجه‌گيري: بهينه‌سازي شرايط كشت جدايه 1-FUM موجب افزايش 3/38 برابري فعاليت كراتينوليتيك شد كه نشان‌دهنده اهميت بهينه‌سازي است. در اين پژوهش جدايه با فعاليت مناسب توانايي به‌كارگيري در فرآيندهاي بيوتكنولوژيكي را دارد.

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 FUM-1 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.