Date Received: 19-03-2025
Date Published: 21-03-2025
##submissions.doi##: https://doi.org/10.1234/2cgvk186
Views
Downloads
How to Cite:
Isolation and Selection of Cellulose Degrading Bacteria and Prelimimary Application in Banana by-Product Treatment
,
Nguyen Vinh Hoang
,
Nguyen Thi Huyền
Keywords
Musa sapientum, cellulose, cellulase, Bacillus megaterium
Abstract
In Vietnam, bananas occupy 19% of the total fruit cultivation area, yielding around 1.4 million tons but only 12% of the volume are utilized, the remaining 88% constitute organic waste. This research aimed to identify and select bacteria capable of breaking down cellulose to treating banana by-products. The Bacillus megaterium H3 strain from 12 soil and banana waste samples was isolated. Optimal conditions were determined for cultivating this bacterium to produce enzymes efficiently. The high-potency cellulase-producing Bacillus megaterium H3 bacteria was found to thrive in a medium with a CMC carbon source and NH4Cl nitrogen source. The most suitable culture conditions for this bacterium were at a temperature of 30°C, over a period of 16 hours, with a shaking speed of 200rpm, and an initial pH of 7. Additionally, supplementing banana stem waste with B. megaterium H3 facilitated 32.28% more efficient cellulose decomposition compared to the control sample. These findings serve as basis for the development of organic fertilizer.
References
Abou-Taleb K.A., Mashhoor W.A., Nasr S.A., Sharaf M.S. & Abdel-Azeem H.H. (2009). Nutritional and environmental factors affecting cellulase production by two strains of cellulolytic Bacilli. Australian Journal of Basic and Applied Sciences. 3(3): 2429-2436.
Afzal I., Shah A.A., Makhdum Z., Hameed A. & Hasan F. (2012). Isolation and characterization of cellulase producing Bacillus cereus MRLB1 from soil. Minerva Biotecnologica. 24(3): 101.
Bharucha U., Patel K. & Trivedi (2013). Optimization of Indole acetic and production bt Pseudomonas putida UB1 and its effect as plant growth-promoting rhizobacteria on Mustard. Agricultural Research. 2(3): 215-221.
Đinh Hồng Duyên, Nguyễn Thế Bình & Vũ Thanh Hải (2017). Tuyển chọn vi khuẩn có khả năng phân hủy phế phụ phẩm sau thu hoạch quả vải. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ. 53(B): 61-70.
Đào Thị Thùy Dương, Chu Thị Lưu, Đỗ Thị Thắm, Trần Thị Bích Hường & Vũ Văn Hùng (2022). Ảnh hưởng của khoảng cách trồng đến sinh trưởng phát triển và năng suất Chuối nuôi cấy mô (Musa accuminata L.) tại huyện Trảng Bom, tỉnh
Đồng Nai. Tạp chí Khoa học và Công nghệ
Lâm nghiệp. 3.
Đỗ Năng Vịnh, Lê Như Kiểu, Lê Thị Thanh Thuỷ, Hà Thị Thuý, Mai Đức Chung, Nguyễn Văn Toàn, Mai Thị Vân Khánh, Lê Trung Hiếu & Nguyễn Thành Đức (2020). Phân lập, tuyển chọn và định danh vi khuẩn có khả năng phân huỷ cellulose để xử lý bã bùn mía. Tạp chí khoa học công nghệ nông nghiệp Việt Nam. 1(110): 78-84.
FAO (1986). Determination of moisture content. FAO food and nutrition paper. 14(7): 205.
Gilbert L. (2019). Packaging made from banana plants an a-peeling alternative. UNSW Sydney. Retrieved from https://www.unsw.edu.au/newsroom/news/ 2019/11/packaging-made-from-banana-plants-an-a-peeling-alternative on Oct 26, 2022.
Gomaa E.Z. (2013). Optimization and characterization of alkaline protease and carboxymethyl-cellulase produced by Bacillus pumillus grown on Ficus nitida wastes. Brazilian Journal of Microbiology. 44: 529-537.
Gupta P., Samant K. & Sahu A. (2012). Isolation of cellulose-degrading bacteria and determination of their cellulolytic potential. International journal of microbiology. 2012. doi:10.1155/2012/578925.
Haug R. (2018). The practical handbook of compost engineering. Routledge.
Huang J., Zhang D., Ou Y., Zhang G., Zheng L., Lin L., Ye X., Zhu X. & Pan, Y. (2018). Optimization of cultural conditions for Bacillus megaterium cultured in Agaricus bisporus industrial wastewater. BioMed Research International. 2018.
Khan M.N., Luna I.Z., Islam M.M., Sharmeen S., Salem K.S., Rashid T.U., Zaman A., Haque P. & Rahman M. M. (2016). Cellulase in waste management applications. In Gupta V. G. New and future developments in microbial biotechnology and bioengineering: Microbial cellulase system properties and applications. Elsevier. 237-256.
Miller G.L. (1959). Use of dinitrosalycylic acid reagent for determination of reducing sugar. Analytical Chemistry. 31: 538-542.
Monsalve J.F., Medina de Perez V.I. & Ruiz Colorado A.A. (2006). Ethanol producction of banana shell and cassava starch. Dyna. 73(150): 21-27.
Nguyễn Ngọc Ẩn, Nguyễn Lê Hiền Hòa, Trần Nguyễn Diễm Linh, Bùi Thị Luyến, Nguyễn Thanh Hải, Nguyễn Thị Diệu Hạnh & Phạm Tấn Việt (2021). Khảo sát các điều kiện sinh tổng hợp cellulase từ Bacillus amyloliquefaciens D19. Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM. 49(01).
Nguyễn Lân Dũng, Ngô Đình Quyết & Phạm Văn Ty (2009). Vi sinh vật học. Nhà xuất bản Giáo dục,
Hà Nội.
Nguyễn Thùy Dương (2012). Nghiên cứu sự tổng hợp cảm ứng cellulase ở một số chủng Bacillus phân lập từ đất vườn. Luận văn thạc sĩ sinh học. Trường Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh.
Nguyễn Việt Hưng (2019). Nghiên cứu tách lignin và xenlulozơ từ rơm rạ bằng phương pháp axit và kiềm dưới sự hỗ trợ của song siêu âm. Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Quốc gia Hà Nội.
Nguyễn Xuân Thành, Lê Văn Hưng & Phạm Văn Toàn (2003). Giáo trình công nghệ vi sinh vật trong nông nghiệp và xử lý ô nhiễm môi trường. Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội.
Nguyễn Thị Thu Thủy, Trần Thị Xuân Phương, Cao Thị Dung, Lê Thị Hương Xuân & Trương Thị Hồng Hải (2017). Phân lập, tuyển chọn một số chủng vi sinh vật có khả năng phân giải cellulose và bước đầu ứng dụng trong xử lí phế phụ phẩm nông nghiệp làm phân hữu cơ vi sinh. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Nông nghiệp. 1(1).
Nguyễn Thị Thu Thủy, Nguyễn Tiến Long & Trần Thanh Đức (2018). Phân lập, tuyển chọn và định danh vi khuẩn có khả năng phân giải cellulose để sản xuất phân hữu cơ vi sinh. Tạp chí Khoa học Đại học Huế: Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. 127(30): 117-127.
Sadhu S., Saha P., Mayilraj S. & Maiti T. K. (2011). Lactose-enhanced cellulase production by Microbacterium sp. isolated from fecal matter of zebra (Equus zebra). Current microbiology. 62: 1050-1055.
Shahid Z.H., Irfan M., Nadeem M., Syed Q. & Qazi J.I. (2016). Production, purification, and characterization of carboxymethyl cellulase from novel strain Bacillus megaterium. Environmental Progress & Sustainable Energy. 35(6): 1741-1749.
Shakoor S., Aftab S. & Rehman A. (2013). Characterization of cellulose degrading bacterium, Bacillus megaterium S3, isolated from indigenous environment. Pakistan Journal of Zoology. 45(6): 1655-1662.
Thanh Tâm (2021). Cây chuối có thể mang về tỷ USD, nếu tận dụng tốt mọi phần. Tạp chí Kinh tế nông thôn.
Trần Thị Hồng Nguyệt & Phan Duệ Thanh (2019). Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện cấy đến khả năng sinh cellulase của 2 chủng vi khuẩn phân lập từ đất trồng và bông thải trồng nấm rơm. Tạp chí khoa học tự nhiên. 64(10A): 120-127.
Vary P.S., Biedendieck R., Fuerch T., Meinhardt F., Rohde M., Deckwer W.D. & Jahn D. (2007). Bacillus megaterium from simple soil bacterium to industrial protein production host. Applied microbiology and biotechnology. 76: 957-967.
Vimal J., Venu A. & Joseph J. (2016). Isolation and identification of cellulose degrading bacteria and optimization of the cellulase production. International Journal of Research in Biosciences. 5(3): 58-67.
Vos P., Garrity G., Jones D., Krieg N.R., Ludwig W., Rainey F.A., Schleifer K.H. & Whitman W.B. (Eds.) (2011). Bergey's manual of systematic bacteriology: Volume 3: The Firmicutes. Springer Science & Business Media.
Vũ Thị Dinh, Phan Thị Thu Nga, Hoàng Trung Doãn & Trần Liên Hà (2018). Phân lập, tuyển chọn chủng vi khuẩn chịu nhiệt độ cao, thích nghi dải pH rộng, có hoạt tính cellulose cao và bước đầu ứng dụng xử lý nước thải nhà máy giấy. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Lâm nghiệp. 1.
Walke R.H. (1975). The preparation, characterization and agricultural use of bark-sewage compost. University of New Hampshire.