Isolation of cellulase producing bacteria from soils containing durian husks
Keywords:
Microbial isolation, Cellulase producing microorganism, Cellulase activity, Durian husk, BiofertilizerAbstract
The objective of this study was to isolate of cellulase producing bacteria from three soil samples underneath durian husks at Rajamangala University of Technology Tawan-ok, Chanthaburi campus, for the utilization in organic matter decomposition and biofertilizer production. The 17 isolates were selected and analysis of cellulose degradation with the Hydrolytic Capacity (HC) on carboxymethyl cellulose (CMC) agar was determined. The 11 cellulase producing isolates were obtained with HC in the range of 1.44±0.19 -7.63±2.63. The isolate S1-5, S2-4 and S3-3 exhibited the highest cellulase-producing activity from each soil samples. Morphological characteristics and 16s rRNA gene sequencing analysis were performed. The results showed that isolate S1-5 was Gram-positive bacteria with short rod shape and identified as Bacillus stercoris while the isolate S2-4 and S3-3 were Gram-positive with filamentous shape and identified as Streptomyces osmaniensis. The production of cellulase in CMC broth pH 7 at 30°C indicated that isolate S1-5 produced the highest cellulase yield (0.41±0.03 Unit/ml) with statistical significance (p≤0.05) followed by isolate S2-4 (0.19±0.02 Unit/ml) and S3-3 (0.17±0.01 Unit/ml), respectively. From the obtained results, it was revealed that the isolated cellulase producing bacteria had the potential to degrade cellulose. These findings provide information that can be applied in the hydrolysis of organic debris from plants, which are the main component for biofertilizer production.
References
กรมพัฒนาที่ดิน. (2551). คู่มือการจัดการอินทรียวัตถุเพื่อปรับปรุงบำรุงดินและเพื่อเพิ่มความอุดมสมบูรณ์ของดิน. กระทรวงเกษตรและสหกรณ์: กรุงเทพฯ.
จรินทร์ พูดงาม. (2557). การแยกและคัดเลือกเชื้อแอคติโนมัยสีทที่สามารถย่อยสลายสารประกอบลิกโนเซลลูโลสได้จากดิน บริเวณอุทยานแห่งชาติน้ำตกโยง. วารสารวิชาการ มทร. สุวรรณภูมิ. 2(2): 109-120.
ชณัฐ วงษ์ซีวะสกุล และสิรินภา ช่วงโอภาส. (2562). การคัดเลือกแบคทีเรียที่มีประสิทธิภาพในการย่อยสลายกากมัน สำปะหลังและกากตะกอนเยื่อกระดาษ. วารสารดินและปุ๋ย. 41(1): 14-23.
ชนิดาภา ธนะศรีรางกูร, เพชรดา ปินใจ และพิลานี ไวถนอมสัตย์. (2561). การคัดเลือกแบคทีเรียผลิตเซลลูเลสและ ประสิทธิภาพในการย่อยสลายวัสดุลิกโนเซลลูโลส. วารสารเกษตรพระจอมเกล้า. 36(3): 1-12.
ทิพย์นภา วงษ์คูณ, โสภณ บุญลือ และนันทวัน ฤทธิ์เดช. (2556). การคัดแยกจุลินทรีย์ย่อยสลายเซลลูโลสเพื่อกระตุ้นการงอก ของเมล็ดพันธุ์ข้าว (Oryza sativa L.) และข้าวโพดหวาน (Zea mays L. var. saccharata). วารสารวิทยาศาสตร์ มข. 41(4): 954-966.
พรพรรณ รัตนะสัจจะ และอุษณีย์ ทองดี. (2563). การคัดแยกแบคทีเรียที่ผลิตเซลลูเลสจากตัวอย่างดินนาข้าวในจังหวัดพระนครศรีอยุธยา. วารสารวิชาการ มทร. สุวรรณภูมิ. 8(2): 165-175.
วรศิลป์ มาลัยทอง, ดุจดาว คนยัง, พิชิตร์ วรรณคา, มรกต วงศ์หน่อ, ศุกรี อยู่สุข, สุรพงษ์ ทองเรือง และอภิรดี เสียงสืบชาติ. (2562). การคัดแยกแบคทีเรียที่ผลิตเอนไซม์ย่อยซังข้าวโพดเพื่อผลิตเป็นวัตถุดิบอาหารสัตว์. วารสารวิทยาศาสตร์และนวัตกรรมการเกษตร. 50(1): 426-431.
วัชรี รวยรื่น, นรานันท์ ขำมณี และพงษ์ศักดิ์ นพรัตน์. (2565). การผลิตและคุณสมบัติของปุ๋ยหมักจากเศษวัสดุเหลือทิ้งใน สวนวนเกษตร. Science, Technology, and Social Sciences Procedia. 2022(4): rspg028.
สำนักงานมาตรฐานสินค้าเกษตรและอาหารแห่งชาติ. (2564). คู่มือความรู้และแนวทางตามมาตรฐานเกษตรอินทรีย์. พิมพ์ครั้งที่ 1. สำนักงานมาตรฐานสินค้าเกษตรและอาหารแห่งชาติ: กรุงเทพฯ.
สำนักงานเศรษฐกิจการเกษตร. (2563). ผลักดันเกษตรอินทรีย์ไทย ยืนหนึ่งอาเซียน เดินหน้าแผนปฏิบัติการขยายพื้นที่เกษตรอินทรีย์ 1.3 ล้านไร่ ในปี 65. ค้นเมื่อ 12 มีนาคม 2566. https://www.oae.go.th/view/1.
Ahmed A.A.O., Babalola O.O. and McKay T. (2018). Cellulase-and xylanase-producing bacterial isolates with the ability to saccharify wheat straw and their potential use in the production of pharmaceuticals and chemicals from lignocellulosic materials. Waste and Biomass Valorization. 9: 765-775.
Bhagat S.A. and Kokitkar S.S. (2021). Isolation and identification of bacteria with cellulose-degrading potential from soil and optimization of cellulase production. Journal of Applied Biology and Biotechnology. 9(6): 154-161.
Bilal M. and Iqbal H.M. (2020). State-of-the-art strategies and applied perspectives of enzyme biocatalysis in food sector-current status and future trends. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 60(12): 2052-2066.
Biswas S., Saber M.A., Tripty I.A., Karim M.A., Islam M.A., Hasan M.S., Alam A.S.M.R., Jahid M.I.K. and Hasan M.N. (2020). Molecular characterization of cellulolytic (endo-and exoglucanase) bacteria from the largest mangrove forest (Sundarbans), Bangladesh. Annals of Microbiology. 70: 1-11.
Bamrungpanichtavorn T., Ungwiwatkul S., Boontanom P. and Chantarasiri A. (2023). Diversity and cellulolytic activity of cellulase-producing bacteria isolated from the soils of two mangrove forests in Eastern Thailand. Biodiversitas Journal of Biological Diversity. 24(7): 3891-3902.
Das A., Bhattacharya S. and Murali L. (2010). Production of cellulase from a thermophilic Bacillus sp. isolated from cow dung. American-Eurasian Journal of Agricultural & Environmental Sciences. 8: 685-691.
Dewiyanti I., Darmawi D., Muchlisin Z.A., Helmi T.Z., Arisa I.I., Rahmiati R., Destri E. and Fanisha S. (2022). Characteristic and activity of cellulolytic bacteria isolated from mangrove soil in Northern coast of Aceh Province, Indonesia. Biodiversitas Journal of Biological Diversity. 23(12): 6587-6599.
Fan L.T., Gharpuray M.M. and Lee Y.H. (1987). Cellulose hydrolysis. Biotechnology monographs. Volume 3. Springer Science & Business Media: Germany.
Herrera C.S., Vázquez C.L.E., Vazquez V.I., Gómez B.F. and Corona B.J.E. (2021). A cellulolytic Streptomyces sp. isolated from a highly oligotrophic niche shows potential for hydrolyzing agricultural wastes. BioEnergy Research. 14: 333-343.
Inan B.K., Nalcaoğlu A., Ceylan E., Colak D.N., Caglar P., Agirman S., Sivri N.S., Gunes S., Kaya A., Canakci S. and Belduz A.O. (2023). Isolation and characterization of detergent-compatible amylase-, protease-, lipase-, and cellulase-producing bacteria. Brazilian Journal of Microbiology. 54(2): 725-737.
Irfan M., Safdar A., Syed Q. and Nadeem A. (2012). Isolation and screening of cellulolytic bacteria from soil and optimization of cellulase production and activity. Turkish Journal of Biochemistry. 37(3): 287-293.
Juturu V. and Wu J.C. (2014). Microbial cellulases: Engineering, production and applications. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 33: 188-203.
Khianngam S., Pootaeng-on Y., Techakriengkrai T. and Tanasupawat S. (2014). Screening and identification of cellulase producing bacteria isolated from oil palm meal. Journal of Applied Pharmaceutical Science. 4(4): 090-096.
Kognou A.L.M., Chio C., Khatiwada J.R., Shrestha S., Chen X., Han S., Li H., Jiang Z.H., Xu C.C. and Qin W. (2022). Characterization of cellulose-degrading bacteria isolated from soil and the optimization of their culture conditions for cellulase production. Applied Biochemistry and Biotechnology. 194(11): 5060-5082.
Li F., Xie Y., Gao X., Shan M., Sun C., Niu Y.D. and Shan A. (2020a). Screening of cellulose degradation bacteria from Min pigs and optimization of its cellulase production. Electronic Journal of Biotechnology. 48: 29-35.
Li J.X., Zhang F., Wang W. and Zhao X.Q. (2020b). Diversity of cellulase-producing filamentous fungi from Tibet and transcriptomic analysis of a superior cellulase producer Trichoderma harzianum LZ117. Frontiers in Microbiology. 11: 1-15.
Liang Y.L., Zhang Z., Wu M., Wu Y. and Feng J.X. (2014). Isolation, screening, and identification of cellulolytic bacteria from natural reserves in the subtropical region of China and optimization of cellulase production by Paenibacillus terrae ME27-1. BioMed Research International. Article ID 512497. http://dx.doi.org/10.1155/2014/512497.
Lynd L.R., Weimer P.J., Van Z.W.H. and Pretorius I.S. (2002). Microbial cellulose utilization: fundamentals and biotechnology. Microbiology and Molecular Biology Reviews. 66(3): 506-577.
Miller G. (1959). Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar. Analytical Chemistry. 31(3): 426-429.
Nurkanto A. (2009). Cellulolytic activities of actinomycetes isolated from soil rhizosphere of Waigeo, Raja Ampat, West Papua. Journal of Tropical Soils. 14(3): 239-244.
Pengproh R., Thanyasiriwat T., Sangdee K., Saengprajak J., Kawicha P. and Sangdee A. (2023). Evaluation and genome mining of Bacillus stercoris Isolate B.PNR1 as potential agent for Fusarium wilt control and growth promotion of tomato. The Plant Pathology Journal. 39(5):430-448.
Purnomo A., Yudiantoro Y.A.W., Putro J.N., Nugraha A.T., Irawaty W. and Ismadji S. (2016). Subcritical water hydrolysis of durian seeds waste for bioethanol production. International Journal of Industrial Chemistry. 7: 29-37.
Saini A., Aggarwal N.K., Sharma A. and Yadav A. (2015). Actinomycetes: a source of lignocellulolytic enzymes. Enzyme Research. 1: 279381.
Saitou N. and Nei M. (1987). The neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees. Molecular Biology and Evolution. 4(4): 406-425.
Sinha R.K., Valani D., Chauhan K. and Agarwal S. (2010). Embarking on a second green revolution for sustainable agriculture by vermiculture biotechnology using earthworms: reviving the dreams of Sir Charles Darwin. Journal of Agricultural Biotechnology and Sustainable Development. 2(7): 113-128.
Sreeja S.J., Jeba M.P.W., Sharmila J.F.R., Steffi T., Immanuel G. and Palavesam A. (2013). Optimization of cellulase production by Bacillus altitudinis APS MSU and Bacillus licheniformis APS2 MSU, gut isolates of fish Etroplus suratensis. International Journal of Advanced Research and Technology. 2(4): 401-406.
Tamura K., Stecher G. and Kumar S. (2021). MEGA11: Molecular evolutionary genetics analysis version 11. Molecular Biology and Evolution. 38(7): 3022-3027.
Yang W., Meng F., Peng J., Han P., Fang F., Ma L. and Cao B. (2014). Isolation and identification of a cellulolytic bacterium from the Tibetan pig's intestine and investigation of its cellulase production. Electronic Journal of Biotechnology. 17(6): 262-267.
Yoon S.H., Ha S.M., Kwon S., Lim J., Kim Y., Seo H. and Chun J. (2017). Introducing EzBioCloud: A taxonomically united database of 16S rRNA gene sequences and whole-genome assemblies. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 67(5): 1613-1617.
Zhang S., Wang Z., Shen J., Chen X. and Zhang J. (2023). Isolation of an acidophilic cellulolytic bacterial strain and its cellulase production characteristics. Agriculture. 13(7): 1290-1309.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2025 Agriculture & Technology RMUTI Journal
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
เนื้อหาและข้อมูลในบทความที่ลงตีพิมพ์ในวารสารทดสอบระบบ ThaiJo2 ถือเป็นข้อคิดเห็นและความรับผิดชอบของผู้เขียนบทความโดยตรงซึ่งกองบรรณาธิการวารสาร ไม่จำเป็นต้องเห็นด้วย หรือร่วมรับผิดชอบใดๆ
บทความ ข้อมูล เนื่อหา รูปภาพ ฯลฯ ที่ได้รับการดีพิมพ์ในวารสารทดสอบระบบ ThaiJo2 ถือเป็นลิขสิทธิ์ของวารสารทดสอบระบบ ThaiJo2 หากบุคคลหรือหน่วยงานใดต้องการนำทั้งหมดหรือส่วนหนึ่งส่วนใดไปเผยแพร่หรือเพื่อกระทำการใดๆ จะต้องได้รับอนุญาตเป็นลายลักอักษรณ์จากวารสารทดสอบระบบ ThaiJo2 ก่อนเท่านั้น
