Selülaz Enzimi Üreten Bakterilerin İzolasyonu ve Su Ürünleri Yetiştiriciliğinde Kullanılabilirliğinin Araştırılması

Bu çalışmada Çukurova Üniversitesi kampüsünün iki farklı lokasyonundan toplanan toprak örneklerinden karboksimetilselülaz (CMCaz) enzimini üreten bakterilerin izolasyonu gerçekleştirilmiştir. Bakteriler sırasıyla Bacillus sp. SU44 ve BK17 olarak isimlendirilmişlerdir. Bu mikroorganizmalardan hücredışı selülaz enziminin izolasyonu ve kısmi karakterizasyonu gerçekleşmiştir. Yapılan çalışmada her iki izolata ait enzimin optimum pH ve sıcaklık değerleri sırasıyla 5.0 ve 40 °C olarak belirlenmiştir. Bacillus sp. SU44 izolatı maksimum CMCaz üretim seviyesine inokülasyonun başlangıcından itibaren 24. saatte ulaşırken, BK17 izolatı 48. saatte ulaşmıştır. Termal kararlılık deneyleri her iki enzimin de 40 °C’den sonra kalan aktivite kaybına uğradığını ortaya koymuştur. CoCl her iki enzim üzerinde de inhibisyon etkisi gösterirken, EDTA, SDS, MgCl ve CaCl2 değişik oranlarda aktivatör olarak rol oynamışlardır. Her iki izolat da penisilin, ampisilin, gentamisin, tetrasiklin ve siprofloksasin antibiyotiklerine karşı değişik oranlarda hassasiyet göstermiştir. 16S rDNA dizileme analizi Bacillus sp. SU44 ve BK17 suşlarının sırası ile Bacillus pasificus ve Bacillus tropicus ile %99’luk benzerlik gösterdiği ortaya koymuştur.

Isolation of Cellulase Enzyme Producing Bacteria and Investigation of Usability in Aquaculture

In this study, bacteria producing carboxymethylcellulase (CMCase) enzyme were isolated from soil samples collected from two different locations of Çukurova University campus. Bacteria were named as Bacillus sp. SU44 and BK17, respectively. Isolation and partial characterization of the extracellular cellulase enzyme from these microorganisms were performed. In the study, the optimum pH and temperature values of the enzymes of both isolates were determined as 5.0 and 40 °C, respectively. Bacillus sp. SU44 isolate reached the maximum CMCase production level at 24 hours from the start of inoculation, while BK17 isolate reached 48 hours. Thermal stability experiments revealed that both enzymes lost residual activity after 40 °C. While CoCl showed an inhibitory effect on both enzymes, EDTA, SDS, MgCl2 and CaCl2 acted as activators at different rates. Both isolates showed varying sensitivity to penicillin, ampicillin, gentamicin, tetracycline and ciprofloxacin antibiotics. 16S rDNA sequencing analysis revealed that Bacillus sp. SU44 and BK17 strains showed 99% similarity with Bacillus pacificus and Bacillus tropicus, respectively.

___

  • Abdel-Mohsen AM., Abdel-Razek AM. Cellulase production by Aspergillus niger using waste orange peel and its potential use as an additive in Nile tilapia (Oreochromis niloticus) diets. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 2020; 29, 101804.
  • Aydan Atalar A., Çetinkaya N. Samanlarda biyolojik muamelelerle lignoselüloz kompleksin sindirilebilirliğinin artırılması. Türk Tarım – Gıda Bilim ve Teknoloji Dergisi, 2017; 5(13): 1720-1725.
  • Aygan A. Haloalkalofil Bacillus sp. izolasyonu; amilaz, selülaz ve ksilanaz enzimlerinin üretimi, karakterizasyonu ve biyoteknolojik uygulamalarda kullanılabilirliği. Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Doktora Tezi, 186, Adana, 2008.
  • Assefa AD., Gebru GG., Tadesse A. Evaluation of acid and alkaline proteases on the growth performance of Nile Tilapia (Oreochromis niloticus). Journal of Aquaculture Research and Development, 2020; 11(2): 1-7.
  • Bayer EA., Shimon LJW., Shoham Y., Lamed R. Cellulosomes-structure and ultrastructure. Journal of Structural Biology, 1998;124:221-234. Baylan M., Mazı G., Gündoğdu S. Balık beslemede biyoteknolojik uygulamalar. Türk Tarım – Gıda Bilim ve Teknoloji Dergisi, 2015; 3(3): 112-116.
  • Bhat MK. Cellulase and related enzymes in biotechnology. Biotechnolgy Advances 2000; 18(5): 355-383. Bhat MK., Bhat S. Cellulose degrading enzymes and their potential industrial applications. Biotechnology Advances, 1997; 15: 583-620.
  • Bogut L., Opacak A., Stevic I. The influence of polyzymes added to the food on the growth of carp fingerlings (Cyprinus carpio L.). Aquaculture 1995; 129: 252.
  • Demirkan E. Production, purification, and characterization of α-amylase by Bacillus subtilis and its mutant derivates. Turkish Journal of Biology 2010; 35: 705-712. Dikel S. Su sıcaklığının balık yetiştiriciliğine etkisi. Alinteri Journal of Agriculture Science 2009; 16: 42-49.
  • Fernandes AN., Thomas LH., Altaner CM., Callow P., Forsyth VT., Apperley DC., Kennedy CJ., Jarvis MC. Nanostructure of cellulose microfibrils in spruce wood. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2011; 108(47): E1195–E1203.
  • Gaur R., Tiwari S. Isolation, production, purification and characterization of an organic-solvent-thermostablealkalophilic cellulase from Bacillus vallismortis RG-07. BMC Biotechnology 2015; 15(19): 1-12.
  • Haard NF. Specialty enzymes from marine organisms. Food Technology 1998; 52: 64–67.
  • Hakamada Y., Koike K., Yoshimatsu T., Mori H., Kobayashi T., Ito S., Thermostable alkaline cellulase from an alkaliphilic isolate, Bacillus sp. KSM-S237. Extremophiles 1997; 1: 151-156.
  • Haraldsson GG. The applications of lipases for modification of facts and oils, including marine oils. In: Advances in Fisheries Technology and Biotechnology for Increased Profitability, M.N. Voigt, J.R. Botta, (Ed.), Technomic Publishing, Lancaster 1990; 337–357. Harmsen D., Karch H. 16S rDNA for diagnosing pathogens: a living tree. ASM News 2004; 70: 19–24. Hendricks KJ., Bailey GS. Adventitues; toxin. Fish nutrition (Second Ed.). Academic Press Inc. New York. USA. 1989; 605-651. Jayasekara S., Ratnayake R.. Microbial cellulases: An overview and application. Intechopen., 2019; DOI: http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.84531. Karademir G., Karademir B. Yem katkı maddesi olarak kullanılan biyoteknolojik ürünler. Lalahan Hayvancılık. Araştırma. Enstitüsü Dergisi 2003; 43(1): 61-74.
  • Kılıçer HR. Yem katkısı selülaz enzimlerini üreten termofilik Bacillus suşlarının izolasyonu ve enzimlerin kısmi karakterizasyonu. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, 50, Osmaniye, 2014.
  • Kim JY., Hur SH., Hong JH. Purification and characterization of an alkaline cellulase from a newly isolated alkalophilic Bacillus sp. HSH810. Biotechnology Letters 2005; 27: 313-316.
  • Kimura M. A simple method for estimating evolutionary rate of base substitutions through comparative studies of nucleotide sequences. Journal of Molecular Evolution 1980; 16(2): 111-120.
  • Kıran ÖE., Çömelekçioğlu U., Dostbil N. Bazı mikrobiyal enzimler ve endüstrideki kullanım alanları. KSÜ Fen ve Mühendislik Dergisi 2006; 9(1): 12-19.
  • Kuhad R., Gupta R., Singh A. Microbial cellulases and their industrial applications. Enzyme Research. 2011; Article ID 280696:1-10.
  • Kumar S., Stecher G., Tamura K. MEGA7: Molecular evolutionary genetics analysis version 7.0 for bigger datasets. Molecular Biology and Evolution 2016; 33(7): 1870-1874.
  • Laemmli UK. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature 1970; 227: 680-685.
  • Lamed R., Bayer EA. The cellulosome concept exocellular/extracellular enzyme reactor centers for efficient binding and cellulolysis. SEMS symp 1998; 43, London Academic.
  • Lennete EH., Ballows A., Hausler JWJR. Shadomy JH. Manuel of Clinical Microbiology. 1985; 4: 1149.
  • Liang D., Effect of enzyme supplementation on the nutritive value of canola meal for broiler chickens. Master thesis of Department of Animal Science. The University of Manitoba 2000 Canada.
  • Liming X., Xueliang S. High-yield cellulase production by Trichoderma reesei ZU-02 on corn cob residue. Bioresource Technology 2004; 91: 259-262.
  • Lynd LR., Weimer PJ., Van-Zyl., WH., Pretorius IS. Microbial cellulose utilization: Fundamentals and biotechnology. Microbiology and Molecular Biology Reviews 2002; 66: 506-577.
  • Mawadza C., Kaul RH, Zvauya R., Mattiason B. Purification and characterization of cellulases produced by Two Bacillus Strains. Journal of Biotechnology 2000; 83: 177-187. Miller GL. Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar. Analytical Chemistry 1959; 31: 426- 428. Murashima K., Nishimura T., Nakamura Y., Kuga J., Moriya T., Simuda N. Purification and characterization of new endo-1, 4-β-D-glucanases from Rhisopus oryzae. Enzyme Microbiology Biotechnology. 2002; 30: 319–326.
  • Nema N., Alamir L., Mohammad M. Partial purification and molecular weight determination of cellulase from Bacillus cereus. International Food Research Journal 2016; 23(2): 894-898.
  • Niehaus F., Bertoldo C., Kahler M., Antranikian G. Extremophiles as a source of novel enzymes for industrial application. App. Microbiol Biotechnol. 1999; 51: 711-729.
  • Özcan BD. Bacillus subtilis’e ait selülaz genlerinin E.coli’de klonlanması. Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, Adana, 1998.
  • Özcan N. Cloning and sequencing of a cellulose gene from Fibrobacter succinoogenes SD35. Aberdeen Üniversitesi Doktora Tezi, İngiltere, 1992.
  • Purushotham P., Ho R., Zimmer J. Architecture of a catalytically active homotrimeric plant cellulose synthase complex. Science, 2020; 369(6507): 1089-1094.
  • Ridla M., Uchida S. The effect of cellulase addition on nutritional and fermentation quality of barley straw silage. Assian-Australasian Journal of Animal Sciences 1993; 6(3): 383-388.
  • Saha BC. Production, purification and properties of endoglucanase from a newly isolated strain of Mucor circinelloides. Process Biochemistry. 2004; 39: 1871-1876.
  • Sang-Mok L., Koo YM. Pilot-scale production of cellulose using Trichoderma ressei Rut C-30 in fed-batch mode. Journal of Microbiology and Biotechnology, 2001; 11(2): 229–233.
  • Singh J., Batra N., Sobti RC. Purification and characterization of alkaline cellulase produced by a novel isolate, Bacillus sphaericus JS1. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology 2004; 31: 51–56.
  • Song X., Wang Q., Li L., Li B. Cellulose: Structure and properties. In industrial applications of renewable biomass products (pp. 1-31). 2019; Springer, Singapore.
  • Stefánsson Stefánsson G., Steingrimsdottir U. Application of enzymes for fish processing in Iceland present and future aspects, In Advances in fisheries technology and biotechnology for increased profitability. ed: Voigt M.N., Botta J.R., Technomic Publishing CO Lancaster 1990; 237–250.
  • Sugumar V., Thirunavukarasu K., Muralisankar T. Enzymes in aquaculture: Current knowledge, challenges, and future perspectives. Aquaculture International, 2020; 28(3): 821-844.
  • Woese CR. Bacterial evolution. FEMS Microbiology Reviews 1987; 51: 221–271.
  • Woese CR., Weisburg WG., Hahn CM., Paster BJ., Zablen LB., Lewis BJ., Macke TJ., Ludwig W., Stackebtandt E. The phylogeny of the purple subgroup bacteria: the gamma subdivision. Systematic. and Applied. Microbiology. 1985; 6: 25–33.
  • Zverava EA., Fedorova TV., Kevbrin VV., Zhilina TN., Rabinovich ML. Cellulase activity of a haloalkaliphilic anaerobic bacterium, strain Z-7026. Extremophiles 2006; 10: 53-60.
Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi-Cover
  • ISSN: 2687-3729
  • Yayın Aralığı: Yılda 3 Sayı
  • Başlangıç: 2018
  • Yayıncı: Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi
Sayıdaki Diğer Makaleler

Esnek Uzuvlu Bir Manipülatörde Yapay Arı Kolonisi Algoritması ile Optimize Edilen Kontrolcü Parametreleri Etkilerinin İncelenmesi

Sevda TELLİ ÇETİN, Sezgin ESER

Etçi Damızlık Tavuklarda Yumurta Verimi ve Kalitesi Üzerine Rasyona İlave Edilen Organik Bağlı Mineral+Vit D Katkısının Etkisi

Alp ATAY, Harun KUTAY, Ladine BAYKAL ÇELİK, Nurten YILMAZ, Yusuf UZUN, Özcan YÜCELT, Hasan KUTLU

Escherichia coli'de Acinetobacter baumannii OccAB1 Porin Proteininin Klonlanması, Ekspresyonu ve Saflaştırılması

Özge KAYGUSUZ İZGÖRDÜ, Cihan DARCAN, Fatma DOĞAN GUZEL

MEREC ve Entropi Yöntemleriyle Yük Kaldırma Platformu Seçiminde Kullanılan Kriterlerin Ağırlıklarının Belirlenmesi

Nuh KELEŞ

Atık Kazan Altı Külü ile Üretilen Betonların Peyzaj Konstrüksiyonlarında Kullanılabilirliğinin Araştırılması

Gülbin ÇETİNKALE DEMİRKAN

Trafik Yoğunluğunun Takibi için Zaman Serileri Analizi Tabanlı Karar Destek Sisteminin Uygulanması

Ahmet YÜCEL

Sütlü veya Sütsüz Hazırlanan Bebek Bisküvilerindeki Malondialdehit Biyoerişilebilirliğinin İn Vitro Gastrointestinal Sistem ile İncelenmesi

Halime UĞUR

Patates (Solanum Tuberosum) Bitkisindeki Aromatik Amino Asit Metabolik Yolağının Biyoinformatik Yaklaşımlarla İncelenmesi

Fırat KURT, Barış KURT, Nurettin BARAN, Ertuğrul FİLİZ, İhsan TUĞAL, Yaşar KARADAĞ, Fuat YETİŞSİN

Geliştirilmiş performans ve tasarım özelliklerine sahip yeni nesil bir PV panel destekli hibrit döner enerji sistemi

Abdurrahman YAVUZDEĞER, Fırat EKİNCİ

Killi Kum Zeminlerin Dayanımı Üzerinde Yüksek Fırın Cürufunun Etkileri

Tacettin GEÇKİL, Talha SARICI, Özge Nur ÇETKİN