This study was conducted to investigate optimum conditions for the production of cellulose-degrading crude enzymes by an isolated marine bacterium. A marine microorganism producing an extracellular cellulose-degrading enzyme was isolated from the red seaweed, Grateloupia elliptica Holmes. The isolated bacterium was identified as Cellulophaga lytica by 16S ribosomal RNA gene sequence analysis and physiological profiling and designated as Cellulophaga lytica PKA 1005. The optimum conditions for the growth of Cellulophaga lytica PKA 1005 were pH 7, 2% NaCl, and $30^{\circ}C$ with 36 h incubation time. To obtain the crude enzyme, the culture medium of the strain was centrifuged for 30 min at $12,000{\times}g$ and $4^{\circ}C$, and the supernatant was used as crude enzyme. The optimum conditions for the production of the cellulose-degrading crude enzyme were pH 8, $35^{\circ}C$, 8% carboxyl methyl cellulose, and 60 h reaction time.
Cellulolytic bacterial strains have been isolated from the faeces of wild (blackbuck, Antilope cervicapra; nilgai, Baselophus tragocamelus chinkara, Gazella gazella spotted deer, Axis axis and hog deer, Cervus porcinus) and rumen liquor of domestic (sheep, Ovis aries) ruminants. Five best cellulose degrading bacterial isolates (Ruminococcus sp.) were used as microbial feed additive along with buffalo rumen liquor as inoculum to study their effect on digestibility of feed and enzyme production in in vitro conditions. The bacterial isolate from chinkara (CHI-2) showed the highest per cent apparent dry matter (DM) digestibility ($35.40{\pm}0.60$), true dry matter digestibility ($40.80{\pm}0.69$) and NDF ($26.38{\pm}0.83$) digestibility (p<0.05) compared to control ($32.73{\pm}0.56$, $36.64{\pm}0.71$ and $21.16{\pm}0.89$, respectively) and other isolates at 24 h of incubation with lignocellulosic feeds (wheat straw and wheat bran, 80:20). The same isolate also exhibited the highest activities of fibre degrading enzymes like carboxymethylcellulase, xylanase, ${\beta}$-glucosidase and acetyl esterase. The bacterial isolate from chinkara (Gazella gazella) appears to have a potential to be used as feed additive in the diet of ruminants for improving utilization of nutrients from lignocellulosic feeds.
The cell wall components of fruit include cellulose. hemicellulose, pectin, glycoprotein etc., and the cell wall composition differs according to the kind of fruit. Fruit softening occurs as a result of a change in the cell wall polysaccharides : the middle lamella which links primary cell walls is composed of pectin. and primary cell walls are decomposed by a solution of middle lamella caused due to a result of pectin degradation by pectin degrading enzymes during ripening and softening, During fruit ripening and softening, contents of arabinose and galactose among non-cellulosic neutral sugars are notably decreased, and this occurs as a result of the degradation of pectin during fruit repening and softening since they are side-chained with pectin in the form of arabinogalactan and galactan Enzymes involved in the degradation of the cell wall include polygalacturonase, cellulose, pectinmethylesterase, glycosidase, etc., and various studies have been done on the change in enzyme activities during the ripening and softning of fruit. Among cell wall-degrading enzymes, polygalacturonase has the greatest effect on fruit softening, and its activity Increases during the maturating and softening of fruit. This softening leads to the textural change of fruit as a result of the degradation of cell wall polysaccharides by a cell wall degrading enzyme which exists in fruit.
To investigate the diversity of gastrointestinal microflora and lignocellulose-degrading enzymes in wild Asian elephants, three of these animals living in the same group were selected for study from the Wild Elephant Valley in the Xishuangbanna Nature Reserve of Yunnan Province, China. Fresh fecal samples from the three wild Asian elephants were analyzed by metagenomic sequencing to study the diversity of their gastrointestinal microbes and cellulolytic enzymes. There were a high abundance of Firmicutes and a higher abundance of hemicellulose-degrading hydrolases than cellulose-degrading hydrolases in the wild Asian elephants. Furthermore, there were a high abundance and a rich diversity of carbohydrate active enzymes (CAZymes) obtained from the gene set annotation of the three samples, with the majority of them showing low identity with the CAZy database entry. About half of the CAZymes had no species source at the phylum or genus level. These indicated that the wild Asian elephants might possess greater ability to digest hemicellulose than cellulose to provide energy, and moreover, the gastrointestinal tracts of these pachyderms might be a potential source of novel efficient lignocellulose-degrading enzymes. Therefore, the exploitation and utilization of these enzyme resources could help us to alleviate the current energy crisis and ensure food security.
A cellulose-degrading enzyme from Ganoderma lucidum was partially purified by ammonium sulfate precipitation and its enzymatic properties were studied. The enzyme had an optimum pH for activity at 4.0, and its stability range was pH $4.0{\sim}7.0$. The optimum temperature was $55^{circ}C$ and the enzyme retained 80% original activity after heated at $50^{\circ}C$ for 60 min. The activation energy of the enzyme for CMC degradation was caculated and found to be 6.2 Kcal/mole. The enzyme was activited by the addition of $Co^{++},\;Mn^{++}$, but slightly inactivated by $Hg^{++}$. Various enzyme inhibitors and chemical reagents did not affect the enzyme activity. The enzyme acted on native celluose as well as CMC. The Michaelis constant for CMC was calculated to be 2.4 mg glucose ep/ml.
A moderately thermophilic, alkalophlic and powerful crystalline cellulose-digesting bacterium, Bacillus K-12, was isolated from filter paper wastes and found to be similar to Bacillus circulans or Bacillus pumilis, except for its ability to grow at a moderately high pH and temperature. The isolate grew at a pH ranging from 6 to 10 and at a temperature ranging from 35 to $65^{\circ}C$ and produced a large amount of cellulase components containing avicelase, xylanase, CMCase, and FPase when grown in avicel medium for 5 to 7 days at $50^{\circ}C$. The crude enzyme preparation from the culture broth hydrolyzed xylan, raw starch, pullulan and ${\beta}-1,3$ glucan such as laminarin. Furthermore, the enzyme hydrolyzed crystalline cellulose to cellobiose and glucose and had a broad pH activity curve (pH 6~9). The enzyme was stable up to $70^{\circ}C$.
Singh, Surender;Thavamani, Palanisami;Megharaj, Mallavarapu;Naidu, Ravi
Journal of Animal Science and Technology
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v.57
no.7
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pp.23.1-23.6
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2015
Cellulose degrading bacteria from koala faeces were isolated using caboxymethylcellulose-Congo red agar, screened in vitro for different hydrolytic enzyme activities and phylogenetically characterized using molecular tools. Bacillus sp. and Pseudomonas sp. were the most prominent bacteria from koala faeces. The isolates demonstrated good xylanase, amylase, lipase, protease, tannase and lignin peroxidase activities apart from endoglucanase activity. Furthermore many isolates grew in the presence of phenanthrene, indicating their probable application for bioremediation. Potential isolates can be exploited further for industrial enzyme production or in bioremediation of contaminated sites.
Cellulases are a group of biocatalyst enzymes that are capable of degrading cellulosic biomass present in the natural environment and produced by a large number of microorganisms, including bacteria and fungi, etc. In the current study, we isolated, screened and characterized cellulase-producing bacteria from soil. Three cellulose-degrading species were isolated based on clear zone using Congo red stain on carboxymethyl cellulose (CMC) agar plates. These bacterial isolates, named as HB2, HS5 and HS9, were subsequently characterized by morphological and biochemical tests as well as 16S rRNA gene sequencing. Based on 16S rRNA analysis, the bacterial isolates were identified as Bacillus cerus, Bacillus subtilis and Bacillus stratosphericus. Moreover, for maximum cellulase production, different growth parameters were optimized. Maximum optical density for growth was also noted at pH 7.0 for 48 h for all three isolates. Optical density was high for all three isolates using meat extract as a nitrogen source for 48 h. The pH profile of all three strains was quite similar but the maximum enzyme activity was observed at pH 7.0. Maximum cellulase production by all three bacterial isolates was noted when using lactose as a carbon rather than nitrogen and peptone. Further studies are needed for identification of new isolates in this region having maximum cellulolytic activity. Our findings indicate that this enzyme has various potential industrial applications.
Two endoglucanases with processive cellulase activities, produced from Fomitopsis palustris grown on 2% microcrystalline cellulose(Avicel), were purified to homogeneity by anion-exchange and gel filtration column chromatography systems. SDS-PAGE analysis indicated that the molecular masses of the purified enzymes were 47 kDa and 35 kDa, respectively. The amino acid sequence analysis of the 47-kDa protein(EG47) showed a sequence similarity with fungal glycoside hydrolase family 5 endoglucanase from the white-rot fungus Phanerochaete chrysosporium. N-terminal and internal amino acid sequences of the 35-kDa protein(EG35), however, had no homology with any other glycosylhydrolases, although the enzyme had high specific activity against carboxymethyl cellulose, which is a typical substrate for endoglucanases. The initial rate of Avicel hydrolysis by EG35 was relatively fast for 48 h, and the amount of soluble reducing sugar released after 96 h was $100{\mu}g/ml$. Although EG47 also hydrolyzed Avicel, the hydrolysis rate was lower than that of EG35. Thin layer chromatography analysis of the hydrolysis products released from Avicel indicated that the main product was cellobiose, suggesting that the brown-rot fungus possesses processive EGs capable of degrading crystalline cellulose.
The strain No. 33, which produces cellulose-degrading enzyme, was isolated from soil. Yellow halo was identified when the culture supernatant of the strain was loaded onto agar plate containing 2.0% CMC using paper disc method. From scanning electron microscopic observation, the morphology of the stain was rod-shaped. For identification, several biochemical characteristics were tested, and this strain was identified to Bacillus sp. So, we named this strain as Bacillus sp. No. 33. The maximal growth was observed when the stain was cultured in the medium containing 1.0% glucose, 3.0% yeast extract, 0.5% $KH_2PO_4$, 0.02% $MgSO_4{\cdot}7H_2O$, pH 7.0 at $30^{\circ}C$ for 39 hours with shaking. The maximal enzyme production was accomplished using the medium containing 4.0% CMC, 2.0% yeast extract, 0.5% $KH_2PO_4$, 0.04% $MgSO_4{\cdot}7H_2O$, pH 7.0 at $30^{\circ}C$ for 42 hours with shaking.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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