Produção de peptídeos antimicrobianos por Bacillus sp. P45 em subprodutos da indústria avícola

Abstract

Destacada mundialmente como uma das maiores produtoras e exportadoras de carne de frango, a indústria brasileira enfrenta o desafio de gerir resíduos e subprodutos da avicultura, como materiais ricos em queratina. Nesse contexto, o bioprocessamento de alguns desses subprodutos com bactérias do gênero Bacillus sp. configurou-se como uma alternativa ao acúmulo e descarte inadequado desses resíduos. Assim, o objetivo deste trabalho foi identificar e avaliar a produção de compostos antimicrobianos de Bacillus sp. P45 quando cultivado em BHI e em substratos queratinosos da indústria avícola como penas (MMP) e farinha de penas (MMFP). Dos meios de cultura foram coletadas oito alíquotas, em tempos diferentes, para monitoramento do crescimento bacteriano, atividade antimicrobiana contra Listeria monocytogenes ATCC 7644, bem como para quantificação de proteínas solúveis e aminoácidos. Observou-se que os meios de cultura em BHI e MMFM de Bacillus sp. P45 apresentou atividade inibitória contra a cepa indicadora, atingindo 3200 AU e 800 AU, respectivamente. A quantificação de aminoácidos livres revelou valores semelhantes em MMFM e MMF, enquanto as determinações de proteínas solúveis em MMFM foram 83% maiores do que as encontradas em MMF. A espectrometria de MALDI-TOF sugere a presença de surfactina, fengicina e iturina nas culturas de MMFM e BHI. A análise do genoma corrobora esses resultados e indica uma nova identificação para a linhagem. Concluiu-se que a concentração de proteínas solúveis encontradas em farinha de penas é um fator determinante para a atividade antimicrobiana de Bacillus sp.P45. Assim, a farinha de penas é sugerida como um substrato potencial para a produção de peptídeos antimicrobianos, no entanto mais estudos devem ser realizados para determinar outros fatores que podem afetar a produção dos peptídeos.

Highlighted worldwide as one of the largest producers and exporters of chicken meat, the Brazilian industry faces the challenge of managing poultry waste and by-products, as materials rich in keratin. In this context, the bioprocessing of some of these by- products with bacteria of the genus Bacillus sp. configured as an alternative to the accumulation and improper disposal of this waste. Thus, the objective of this work was to identify and evaluate the production of antimicrobial compounds from Bacillus sp. P45 when grown in BHI and keratinous substrates of the poultry industry such as feathers (MMP) and feather meal (MMFP). From the culture media, eight aliquots were collected, at different times, for monitoring bacterial growth, antimicrobial activity against Listeria monocytogenes ATCC 7644, as well as for quantification of soluble proteins and amino acids. It was observed that the culture media in BHI and MMFM of Bacillus sp. P45 showed inhibitory activity against the indicator strain, reaching 3200 AU and 800 AU, respectively. The quantification of free amino acids revealed similar values in MMFM and MMF, while the determinations of proteins soluble in MMFM were 83% higher than those found in MMF. MALDI-TOF spectrometry suggests the presence of surfactin, fengicin and iturin in MMFM and BHI cultures. Genome analysis corroborates these results and indicates a new identification for the strain. It was concluded that the concentration of soluble proteins found in feather meal is a determining factor for the antimicrobial activity of Bacillus sp.P45. Thus, feather meal is suggested as a potential substrate for the production of antimicrobial peptides, however further studies must be carried out to determine other factors that may affect the production of the peptides.