Rozklad celulozy przez mezofilne bakterie glebowe z rodzaju Clostridium

• Autorzy: Omar-El Haj K , Gorska E.B. , Russel S.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celuloza w środowisku naturalnym podlega rozkładowi biologicznemu przez szeroką grupę fizjologiczną tzw. mikroorganizmów celulolitycznych. W warunkach beztlenowych przemiany celulozy są przeprowadzane przez przetrwalnikujące bakterie z rodzaju Clostridium. Literatura naukowa donosi głównie o rozkładzie celulozy przez termofilny szczep bakterii C. thermocellum. Nieliczne prace badawcze informują natomiast o rozkładzie celulozy prowadzonym przez mezofilne bakterie z rodzaju Clostridium. W prezentowanej pracy wyizolowano trzy szczepy bakterii z rodzaju Clostridium i zbadano ich aktywność celulolityczną. Wyizolowane bakterie zidentyfikowano jako C. celerecrescens, C. cellulolyticum i C. lentocellum. Wszystkie wyizolowane szczepy bakterii produkowały FP-azę, CMC-azę i celobiazę. Podczas wzrostu w warunkach beztlenowych w pożywce z dodatkiem celobiozy, bibuły filtracyjnej i mikrokrystalicznej celulozy Avicel jako jedyne źródło węgla oznaczono produkty fermentacji metodą chromatografii gazowej. Badane gatunki bakterii metabolizowały celobiozę i celulozę Avicel do kwasu octowego i masłowego oraz do etanolu. Natomiast bibułę filtracyjną do kwasu propionowego i izo-walerianowego i etanolu. We wszystkich badanych próbkach wykrywano śladowe ilości propanolu, butanolu i kwasu masłowego.

EN

Cellulose can be biologically degraded by a wide range of microorganisms. Under anaerobic condition cellulose is transformed by spore-forming bacteria belonging to genera Clostridium. Most papers dealing with anaerobic degradation of cellulose are connected with thermophilic bacteria Clostridium thermocellum. Only a few information could be found in literature about anaerobic transformation of cellulose by mesophilic Clostridia. In the present paper three strains of mesophilic, anaerobic, spore-forming bacteria were isolated from the soil and its cellulolytic activity was investigated. The isolated bacteria were identified as Clostridium lentocellum, C. cellulolyticum and C. celerecrescens. All isolated strains were able to produce FP-ase, CMC-ase and cellobiase. During the growth of investigated strains under anaerobic condition in medium amended with cellobiose, filter paper and Avicel microcrystalline cellulose as a sole carbon source the different fermentation products could be found using gas chromatography. Investigated bacterial strains metabolised cellobiose and Avicel cellulose mainly to acetic and butyric acids and ethanol, and filter paper to propionic and iso-valerianic acids and ethanol. In all investigated samples the trace amounts of propanol and butanol were also found.

Słowa kluczowe

PL

celuloza; bakterie glebowe; celulazy; enzymy; biodegradacja; bakterie mezofilne; Clostridium

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2005
• Tom: 506
• Opis fizyczny: s.317-324,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Omar-El Haj K

• Szkola Glowna Gospodarstwa Wiejskiego, ul.Nowoursynowska 159, 02-776 Warszawa

autor

Gorska E.B.

autor

Russel S.

Bibliografia

• Bergmeyer H.U., Bernt E. 1974. Determination with glucose oxidase and peroxidase, w: Methods of enzymatic analysis. W Bergmeyer H.U., wyd. 2, Academic Press, Inc. New York: 1205-1212.
• Bhat M.K., Bhat S. 1997. Cellulose degrading enzymes and their potential industrial applications. Biotechnol. Adv. 15: 583-620.
• Caillez C., Benoit L., Gelhaye E., Petitdemange H., Rval G. 1993. Solubilization of cellulose by mesophilic, cellulolytic Clostridia isolated from a municipal solid-waste digester. Biores. Technol. 43: 77-83.
• Chew I., Obbard J.P., Stanforth R.R. 2001. Microbial cellulose decomposition in soils from a rifle range contaminated with heavy metals. Environ. Pollution 111: 367-375.
• Fond O., Petitdemange E., Petitdemange H., Engasser J. 1983. Cellulose fermentation by a coculture of a mesophilic cellulolytic Clostridium and Clostridium acetobutylicum. Biotechnol. Bioeng. Symp. No. 13: 217-224.
• Ghose T.K. 1987. Measurement of cellulase activities. Pure Appl. Chem. 59: 257-260.
• Iiyin V.K., Smirnov I .A., Soldatov P.E., Korniushenkova I.N., Grinin A.S., Lykov I.N., Safronova S.A. 2004. Microbial utilisation of natural organic wastes. Act. Astronautica 54: 357-361.
• Lee J. 1997. Biological conversion of lignocellulosic biomass to ethanol. J. Biotechnol. 56: 1-24.
• Leschine S.B., Parola E.C. 1983. Mesophilic cellulolytic Clostridia from fresh water environments. Appl. Environ. Microbiol. 46: 728-737.
• Levy I., Shoseyor O. 2002. Cellulose-binding domains biotechnological application. Biotechnol. Adv. 20: 191-213.
• Lowry O.H. 1951. Protein measurement with the folin phenol reagent. J. Biol. Chem. 265.
• Murty M.Y.S., Chandra T.S. 1991. Expression of xylanase and cellulase enzymes in a newly isolated Clostridium sp. SAIV Enzyme. Microb. Technol. 13: 430-435.
• Ram S.M., Swamy M.V., Seenayya G. 2001. Fermentation characteristics of ethanol producing isolates of Clostridium thermocellum. Indian J. Microbiol. 31: 175-180.
• Ravinder T., Swamy M.V., Seenayya G., Gopal R. 2001. Clostridium lentocellum SG6- a potential organism for fermentation of cellulose to acetic acid. Bioresource Technol. 80: 171-177.
• Schwarz W.H. 2001. The cellulosome and cellulose degradation by anaerobic bacteria. Appl. Microbiol. Biotechnol. 56: 634-649.
• Sleat R., Mah R.A. 1985. Clostridium populeti sp. Nov. a cellulolytic species from a woody biomass digestor. Int. J. Syst. Bacteriol. 35: 160-163.
• Sleat R., Mah R.A., Robinson R. 1984. Isolation and characterization of an anaerobic, cellulolytic bacterium, Clostridium cellulovorans sp. Nov. Appl. Environ. Microbiol. 48: 88-93.
• Weimer P.J., Zeikus J.G. 1977. Fermentation of cellulose and cellobiose by Clostridium thermocellum in the absence and presence of Methanobacterium thermoautotrophicum. Appl. Environ. Microbiol. 33: 289-297.