The number of keratinolytic microorganisms in feathers after slaughter poultry

• Autorzy: Wrońska I. , Cybulska K.

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2017.11(1)012

Warianty tytułu

PL

Liczebność mikroorganizmów keratynolitycznych w piórach po uboju drobiu

• Konferencja: ECOpole’16 Conference (5-8.10.2016 ; Zakopane, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Due to demand, the industry is rapidly growing, and poultry farms and slaughterhouses increase in operation size. All kind of waste, also feather waste, must be properly managed and disposed of. However, this is not a simple process, since feathers contain keratin which is resistant to biodegradation. Therefore, the obtaining microorganisms capable of degrading this protein is indicated. The number of microorganisms in research samples has importance in the isolation of strains which are characterized by the desired properties such as high enzymatic activity. The aim of the research was to determine the colony size of microorganisms showing high keratinolytic activity to degrade chicken, duck, goose and turkey feather waste. Samples of bacteria were harvested at various times in the period from March 2015 to January 2016 in poultry slaughterhouses located in the Lubuskie and West-Pomeranian provinces. Microorganisms were grown in Mandel’s and Omelianski’s mineral media, with addition of keratin. The presence of keratinolytic microorganisms was confirmed in all feather samples, though colony sizes varied. Turkey feather waste was the most populated by keratinolytic microorganisms (5.8·10⁸ CFU·g^–1 d.m.), followed by duck feather (4.7·10⁸ CFU·g^–1 d.m.). The colony size was smaller in case of goose feather (2.8·10⁷ CFU·g^–1 d.m.), and definitely the smallest for chicken feather. Since the Mandel’s medium was more favourable for the cultivation of keratinolytic microorganisms, larger colonies were isolated from this substrate than from the Omelianski’s medium. What is noteworthy is that only in the case of chicken feather waste, the size of keratinolytic microorganism colonies grown on both substrates was similar, and did not exceed 10⁶ CFU·g^–1 d.m. Contrary to what was expected, in the research samples bigger population of the said microorganisms was identified in the autumn and winter season.

PL

Abstrakt: Stale powiększająca się koncentracja produkcji mięsa drobiowego powoduje powstawanie ogromnych ilości produktów odpadowych. Jak każdy materiał odpadowy, również pierze musi zostać odpowiednio zagospodarowane. Nie jest to jednak prosty mechanizm, gdyż w skład piór wchodzi odporna na degradację keratyna. Z tego też względu wskazane jest poszukiwanie drobnoustrojów zdolnych do degradacji tego białka. Liczebność drobnoustrojów w badanych próbach ma istotne znaczenie w izolacji szczepów cechujących się pożądanymi właściwościami, tj. wysoką aktywnością enzymatyczną. Celem badań było określenie liczebności drobnoustrojów zdolnych do rozkładu keratyny w piórach kurzych, kaczych, gęsich oraz indyczych pozyskanych w wyniku uboju. Zostały one pobrane w różnych terminach badawczych w okresie od marca 2015 do stycznia 2016 roku, w ubojniach drobiu zlokalizowanych w województwach lubuskim i zachodniopomorskim. Hodowle prowadzono w oparciu o mineralne podłoża Mandela i Omeliańskiego, uzupełnione o keratynę. We wszystkich analizowanych piórach stwierdzono występowanie drobnoustrojów keratynolitycznych. Były one w różnym stopniu zasiedlone przez te mikroorganizmy. Pióra indycze były najliczniej reprezentowane przez mikroorganizmy zdolne do rozkładu keratyny (5,8·10⁸ jtk·g^–1 s.m.), następnie pióra kacze (4,7·10⁸ jtk·g^–1 s.m.). Mniejsze liczebności stwierdzono w piórach gęsich (2,8·10⁷ jtk·g^–1 s.m.), z kolei najmniejsze w piórach kurzych. Ze względu na lepsze dostosowanie składu pożywki Mandela do potrzeb keratynolitycznych udało się wyizolować na tym podłożu większą ich liczebność w porównaniu do podłoża Omeliańskiego. Jedynie w przypadku piór kurzych liczebność drobnoustrojów keratynolicznych na obu podłożach była zbliżona i nie przekraczała 10⁶ jtk·g^–1 s.m. Wbrew oczekiwaniom w badanych materiałach w okresie jesienno-zimowym stwierdzono większą liczebność analizowanej grupy drobnoustrojów.

Słowa kluczowe

EN

feathers; keratin; microorganisms; poultry industry

PL

pióra; keratyna; mikroorganizmy; przemysł drobiarski

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 11, No. 1
• Strony: 113--119
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., wykr.

Twórcy

autor

Wrońska I.

• Department of Chemistry, Microbiology and Environmental Biotechnology, West Pomeranian University of Technology in Szczecin, ul. J. Słowackiego 17, 71-434 Szczecin, Poland, phone [phone]

autor

Cybulska K.

• Department of Chemistry, Microbiology and Environmental Biotechnology, West Pomeranian University of Technology in Szczecin, ul. J. Słowackiego 17, 71-434 Szczecin, Poland, phone [phone]

Bibliografia

• [1] Govinden G, Puchooa D. Isolation and characterization of feather degrading bacteria from Mauritian soil. Afr J Biotechnol. 2012;11(71):13591-13600. DOI: 10.5897/AJB12.1683.
• [2] Sharma S, Gupta A. Sustainable management of keratin waste biomass: applications and future perspectives. Braz Arch Biol Technol. 2016;59:1-14. DOI: 10.1590/1678-4324-2016150684.
• [3] Joshi SG, Tejashwini MM, Revati N, Sridevi R, Roma D. Isolation, identification and characterization of a feather degrading bacterium. Int J Poultry Sci. 2007;6(9):689-693. DOI: 10.3923/ijps.2007.689.693.
• [4] Mehta RS, Jholapara RJ, Sawant CS. Isolation of a novel feather-degrading bacterium and optimization of its cultural conditions for enzyme production. Int J Pharm Pharm Sci. 2014;6(1):194-201. http://www.ijppsjournal.com/Vol6Issue1/7987.pdf.
• [5] Tiquia SM, Ichida JM, Keener HM, Elwell DL, Burtt EH, Michel FC. Bacterial community profiles on feathers during composting as determined by terminal restriction fragment length polymorphism analysis of 16S rDNA genes. Appl Microbiol Biotechnol. 2005;67:412-419. DOI: 10.1007/s00253-004-1788-y.
• [6] Agrahari S, Wadhwa N. Degradation of chicken feather a poultry waste product by keratinolytic bacteria isolated from dumping site at Ghazipur Poultry Processing Plant. Int. J Poultry Sci. 2010;9(5):482-489. DOI: 10.3923/ijps.2010.482.489.
• [7] Kshetri P, Ningthoujam DS. Keratinolytic activities of alkaliphilic Bacillus sp. MBRL 575 from a novel habitat, limestone deposit site in Manipur, India. SpringerPlus. 2016;5:595. DOI: 10.1186/s40064-016-2239-9.
• [8] Thys RCS, Lucas FS, Riffel A, Heeb P, Brandelli A. Characterization of a protease of a feather-degrading Microbacterium species. Lett Appl Microbiol. 2004;39:181-186. DOI: 10.1111/j.1472-765X.2004.01558.x.
• [9] Zerdani I, Faid M, Malki A. Feather wastes digestion by new isolated strains Bacillus sp. in Morocco. Afr J Biotechnol. 2004;3(1):67-70. DOI: 10.5897/AJB2004.000-2012.
• [10] Fellahi S, Gad MH, Zaghlou TI, Feuk-Lagerstedt E, Taherzadeh MJ. A Bacillus strain able to hydrolyze alpha- and beta-keratin. J Bioprocess Biotech. 2014;4:181. DOI: 10.4172/2155-9821.1000181.
• [11] Govarthanan M, Selvankumar T, Arunprakash S. Production of keratinolytic enzyme by a newly isolated feather degrading Bacillus sp. from chick feather waste. Int J Pharma Bio Sci. 2011;2(3):259-265. http://www.ijpbs.net/vol-2_issue-3/bio_science/31.pdf.
• [12] Forgacs G, Lundin M, Taherzadeh MJ, Sárvári Horváth I. Pretreatment of chicken feather waste for improved biogas production. Biotechnol Appl Bioc. 2013;169(7):2016-2028. DOI: 10.1007/s12010-013-0116-3.
• [13] Mézes L, Tamas J. Feather waste recycling for biogas production. Waste Biomass Valoris. 2015;6:899-911. DOI: 10.1007/s12649-015-9427-7.
• [14] Mandels M, Weber J. Production of cellulases. Adv Chem Ser. 1969;95:391-414.
• [15] Rodina AG. Microbiological Water Analysis Methods. Warszawa: PWRiL, 1968: 468.
• [16] MacDonald JM. Technology, Organization, and Financial Performance in U.S. Broiler Production, EIB-126, U.S. Department of Agriculture, Economic Research Service; 2014. https://www.researchgate.net/profile/James_Macdonald13/publication/46472950_The_Economic_Organization_of_US_Broiler_Production/links/5416db7c0cf2bb7347db78d0.pdf.
• [17] Wójcik A, Chorąży Ł, Mituniewicz T, Witkowska D, Iwańczuk-Czernik K, Sowińska J. Microbial air contamination in poultry houses in the summer and winter. Polish J Environ Stud. 2010;19(5):1045-1050. http://www.pjoes.com/pdf/19.5/1045-1050.pdf.
• [18] Chhimpa S, Shekhar Yadov C, John PJ. Isolation and identification of keratin degrading (keratinolytic) bacteria from poultry feather dumping sites. J Biodiv Environ Sci. 2016;8(6):109-119. http://www.innspub.net/wp-content/uploads/2016/06/JBES-Vol8No6-p109-119.pdf.
• [19] Kim JM, Lim WJ, Suh HJ. Feather-degrading Bacillus species from poultry waste. Process Biochem. 2001;37(3):287-291. DOI: 10.1016/S0032-9592(01)00206-0.
• [20] Riffel A, Brandelli A. Keratinolytic bacteria isolated from feather waste. Brazilian J Microbiol. 2006;37(3):395-399. DOI: 10.1590/S1517-83822006000300036.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).