Mikroaerobe Fermentation von Bambushydrolysat durch Klebsiella pneumoniae

Beginnen Sie mit einem nährstoffreichen Medium, das aus Bambushydrolysat hergestellt und mit essentiellen Salzen zur Unterstützung der mikrobiellen Aktivität ergänzt wird.

Dieses Hydrolysat enthält Glukose und Xylose, die für die Fermentation benötigten Kohlenstoffquellen.

Inokulieren Sie das Medium mit einer Wildtyp-Klebsiella pneumoniae-Kultur , die unter standardisierten aeroben Bedingungen gezüchtet wird.

Übertragen Sie die Kultur in einen Bioreaktor in einer sterilen Umgebung und setzen Sie einen leicht sauren pH-Wert sowie begrenzte Sauerstoff- oder mikroaerobe Bedingungen an.

Niedrige Sauerstoffwerte lenken den bakteriellen Stoffwechsel in Richtung Fermentation.

Die Zellen nutzen zunächst Glukose, die in Pyruvat umgewandelt und in 2,3-Butanediol umgewandelt wird, eine nützliche chemische Substanz für industrielle Anwendungen.

Wenn die Glukose erschöpft ist, nutzen die Zellen Xylose, einen Fünf-Kohlenstoff-Zucker, und wandeln ihn in Pyruvat um.

Dies ermöglicht eine langsamere Produktion von 2,3-Butanediol aus Xylose über denselben Gärweg.

Dieser Prozess unterstreicht die mikrobielle Umwandlung von bambusbasierten Zuckern in ein nützliches Fermentationsprodukt unter sauerstoffarmen Bedingungen.

Nach der Herstellung des Gärmediums gemäß dem Textprotokoll bereiten Sie eine Samenkultur durch Zugabe von K vor. Lungenentzündungen auf eine Platte setzen und über Nacht kultivieren. Dann wird die Kultur in eine 250-Milliliter-Flasche mit 50 Millilitern LB-Medium übertragen.

Inkubiere die Kultur über Nacht bei 37 Grad Celsius und 200 U/min. Wildtyp, der Bud C-Mutant und der Bud A-Mutant werden für die Produktion von 2,3-Butanediol, R-Acetoin und 2-Ketogluconsäure verwendet. Inokulieren Sie 50 Milliliter der Samenkultur in den Bioreaktor.

Halten Sie die Kultur bei 37 Grad Celsius mit einem pH-Wert von 6,0 bzw. 7,0 für R-Acetoin bzw. 2,3-Butanediol. Für die Produktion von 2-Ketogluconsäure halten Sie die Kultur in den ersten vier Stunden bei pH 7,0 und wechseln Sie dann auf einen pH-Wert von 5,0. Für die Produktion von 2,3-Butanediol wird die Kultur in einer mikroaeroben Umgebung mit Luftzusatz von zwei Litern pro Minute und 250 U/min aufrechterhalten.

Für die R-Acetoin-Produktion wird die Kultur in einer aeroben Umgebung mit Luftzusatz von vier Litern pro Minute bei 450 U/min aufrechterhalten. Für die Produktion von 2-Ketogluconsäure sollten hohe aerobe Bedingungen mit Luftsupplementierung und -rührungsraten von jeweils vier Litern pro Minute und 500 U/min aufrechterhalten werden.

Kultur-pH, Luftzufügungsrate und Bewegungsrate müssen genau kontrolliert werden.