Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phân tích thành phần và ứng dụng của sản phẩm phân hủy từ lông gà qua quá trình lên men quy mô lớn
Tóm tắt
Lông gà là một trong những nguồn tài nguyên sinh học dồi dào nhất. Chúng thường bị vứt bỏ như chất thải và có thể gây ô nhiễm môi trường. Mặt khác, keratin được cấu tạo từ các axit amin là thành phần chính của lông gà. Trong bài viết này, chúng tôi trình bày về lông gà đã được tinh chế sinh học và các thành phần cùng ứng dụng của các sản phẩm phân hủy. Quá trình lên men lông gà nguyên con với Stenotrophomonas maltophilia DHHJ trong một bể bioreactor có dung tích 5-L đã được nghiên cứu trong bài viết này. Quá trình lên men được kiểm soát ở áp suất 0.08 MPa, lưu lượng không khí 2.5 L/phút, và tốc độ quay 300 vòng/phút với mức độ bão hòa oxy 100%, nhiệt độ 40°C và pH 7.8. Lông gà gần như hoàn toàn bị phân hủy trong phản ứng lên men thử nghiệm với các điều kiện sau: 80 g lông gà nguyên con trong 3 L dịch lên men trong 72 giờ, tuổi mầm 16 giờ, lượng cấy 100 mL và mức độ bão hòa oxy 50%. Các sản phẩm phân hủy chứa 397.1 mg/L protein hòa tan có trọng lượng phân tử từ 10 đến 160 kD, 336.9 mg/L axit amin và nhiều loại ion kim loại. Dịch lên men được đánh giá là phân bón cho lá và cho thấy khả năng tăng trưởng thực vật lên tới 82% hoặc 66% cho các độ pha loãng hai hoặc bốn lần, tương ứng. Ngoài ra, trong một thử nghiệm chăm sóc tóc, dịch này cho thấy chức năng bảo vệ tóc bằng cách tăng trọng lượng, tính linh hoạt và độ bền của tóc được điều trị. Lông gà nguyên con đã được phân hủy hoàn toàn bởi S. maltophilia DHHJ. Sản phẩm phân hủy bao gồm nhiều yếu tố sinh học, như peptide, axit amin và các nguyên tố khoáng. Nó có thể được áp dụng như phân bón cho lá và sản phẩm chăm sóc tóc.
Từ khóa
#lông gà #keratin #Stenotrophomonas maltophilia #lên men #sản phẩm phân hủy #phân bón cho lá #chăm sóc tócTài liệu tham khảo
Brandelli A (2008) Bacterial keratinases: useful enzymes for bioprocessing agroindustrial wastes and beyond. Food Bioprocess Tech 1:105–116
Brandelli A, Daroit D, Riffel A (2010) Biochemical features of microbial keratinases and their production and applications. Appl Microbiol Biotechnol 85:1735–1750
Cai T, Zhao Y, Yang C (2007) A study on hair care of feather keratin. Flavour Fragr Cosmet 1:14–16 (In Chinese)
Cao ZJ, Zhang Q, Wei DK, Chen L, Wang J, Zhang XQ, Zhou MH (2009) Characterization of a novel Stenotrophomonas isolate with high keratinase activity and purification of the enzyme. J Ind Microbiol Biotechnol 36:181–188
Cheng S (2003) Heavy metal pollution in China: origin, pattern and control. Environ Sci Pollut Res 10:192–198
Choi JM, Nelson PV (1996) Developing a slow-release nitrogen fertilizer from organic sources: III. Isolation and action of a feather-degrading actinomycete. J Am Soc Hortic Sci 121:639–643
Cunningham SD, Ittel SD, Obrien JP, Rouviere PE (2009) New peptide reagents useful in e.g. personal care composition such as hair care, skin care, aqueous ink composition, paper product, polyvinylchloride product. U.S.A.: US2009029902-A1
Díaz J, Rendueles M, Díaz M (2010) Straining phenomena in bacteria transport through natural porous media. Environ Sci Pollut Res 17:400–409
Ge Y, Chen C, Xu Z, Eldridge SM, Chan KY, He Y, He JZ (2010) Carbon/nitrogen ratio as a major factor for predicting the effects of organic wastes on soil bacterial communities assessed by DNA-based molecular techniques. Environ Sci Pollut Res 17:807–815
Gousterova A, Nustorova M, Goshev I, Christov P, Braikova D, Tishinov K, Haertle T, Nedkov P (2003) Alkaline hydrolysate of waste sheep wool aimed as fertilizer. Biotechnol Biotec Eq 17:140–145
Gupta R, Ramnani P (2006) Microbial keratinases and their prospective applications: an overview. Appl Microbiol Biotechnol 70:21–33
Hadas A, Kautsky L (1994) Feather meal, a semi-slow-release nitrogen fertilizer for organic farming. Nutr Cycl Agroecosys 38:165–170
Hu XH, Liu JQ (2008) A study on hair care with human hair extracts. Proceedings of the International Conference on Advanced Textile Materials & Manufacturing Technology: 457–462, 583
Ichida JM, Krizova L, LeFevre CA, Keener HM, Elwell DL, Burtt EH (2001) Bacterial inoculum enhances keratin degradation and biofilm formation in poultry compost. J Microbiol Meth 47:199–208
Karthikeyan R, Balaji S, Sehgal P (2007) Industrial applications of keratins—a review. J Sci Ind Res India 66:710–715
Laemmli UK (1970) Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature 227:680–685
Lopes C, Herva M, Franco-Uria A, Roca E (2011) Inventory of heavy metal content in organic waste applied as fertilizer in agriculture: evaluating the risk of transfer into the food chain. Environ Sci Pollut Res 18:918–939
Poopathi S, Abidha S (2008) Biodegradation of poultry waste for the production of mosquitocidal toxins. Int Biodeter Biodegr 62:479–482
Schrooyen PMM, Dijkstra PJ, Oberthur RC, Bantjes A, Feijen J (2001) Partially carboxymethylated feather keratins. 2. Thermal and mechanical properties of films. J Agr Food Chem 49:221–230
Senoz E, Wool RP (2010) Microporous carbon-nitrogen fibers from keratin fibers by pyrolysis. J Appl Polym Sci 118:1752–1765
Suntornsuk W, Suntornsuk L (2003) Feather degradation by Bacillus sp. FK 46 in submerged cultivation. Bioresour Technol 86:239–243
Vasileva-Tonkova E, Gousterova A, Neshev G (2009) Ecologically safe method for improved feather wastes biodegradation. Int Biodeter Biodegr 63:1008–1012
Vieira J, da Silva LFD, Lucio AD, de Oliveira AF, da Oliveira MC (2011) Formulations of leaf fertilizer in the finalization of the olive tree seedlings. Revista Ciencia Agronomica 42:125–131
Wang H, Brown SL, Magesan GN, Slade AH, Quintern M, Clinton PW, Payn TW (2008) Technological options for the management of biosolids. Environ Sci Pollut Res 15:308–317
Xu Q, Barrios CA, Cutright T, Newby BM (2005) Assessment of antifouling effectiveness of two natural product antifoulants by attachment study with freshwater bacteria. Environ Sci Pollut Res 12:278–284