Name: Produkcja chemikaliów przez Klebsiella pneumoniae z wykorzystaniem hydrolizatu bambusa jako surowca (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-06-29T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 24 s
Description: Odkryj produkcję chemikaliów przez Klebsiella pneumoniae z wykorzystaniem hydrolizatu bambusa jako odnawialnego surowca. Metoda obejmuje wstępną obróbkę wodorotlenkiem sodu i hydrolizę enzymatyczną.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Ta praca była wspierana przez Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin (Grant nr 21576279, 20906076) oraz Program Inicjatywy Badawczej KRIBB (KGM2211531).

1. Przygotowanie hydrolizatu bambusa
<ol>
	<li>Dodać 5 g proszku bambusowego do 40 ml roztworu NaOH, aby osiągnąć 10% (g/g) stężenie końcowe w kolbie o pojemności 250 ml. Stosować szereg roztworów NaOH w zakresie od 0,05 M do 0,50 M w odstępach co 0,05 M.
	<ol>
		<li>Inkubować mieszaninę przez 60 minut w temperaturze 60 °C lub 100 °C w łaźni wodnej. Inkubować w temperaturze 121 °C w autoklawie.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Po inkubacji pozostawić mieszaninę na 4 godziny w temperaturze pokojowej. Następnie usunąć supernatant. Dodaj 100 ml świeżej wody i wymieszaj.
	<ol>
		<li>Powtórz to płukanie 5-6 razy, aż pH supernatantu osiągnie 6,8. Otrzymane ciało stałe należy wykorzystać do kolejnego etapu hydrolizy enzymatycznej.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Do hydrolizy dostosować 50 ml powyższej mieszaniny do pH 5,0 przy użyciu 98% H2SO4. Następnie dodaj 0,5 ml 200 aktywności bibuły filtracyjnej (FPU)/ml celulazy. 
	UWAGA: Ostateczny stosunek celulazy do bambusa powinien wynosić 20 FPU na 1 g bambusa.</li>
	<li>Inkubować mieszaninę w temperaturze 50 °C przez 36 godzin w shakerze. 
	UWAGA: Po hydrolizie w mieszaninie pozostanie trochę ciała stałego.</li>
	<li>Otrzymać klarowny hydrolizat przez odwirowanie przy 7,690 x g przez 5 min.</li>
	<li>Określ ilościowo glukozę, ksylozę i inne substancje chemiczne za pomocą wysokociśnieniowego systemu chromatografu cieczowego wyposażonego w detektor indeksu refrakcji i detektor matrycowy fotodiody. Użyj kolumny HPX-87H (300 mm x 7,8 mm) i fazy ruchomej roztworu 5 mM H2SO4 przy natężeniu przepływu 0,8 ml/min12.</li>
	<li>Aby uzyskać dużą objętość preparatu hydrolizatu, wymieszaj 2 kg proszku bambusowego i 18 l 0,25 M NaOH w 30-litrowym zbiorniku ze stali nierdzewnej.
	<ol>
		<li>Inkubować zbiornik w temperaturze 121 °C w autoklawie przez 60 minut. Po inkubacji umyj mieszaninę 40 l wody w plastikowym zbiorniku o pojemności 60 l. Powtórz to pranie 5 razy.</li>
		<li>Użyj wody, aby dostosować całkowity umyty do objętości 20 L. Dostosuj pH mieszaniny do 5,0 za pomocą 98% H2SO4.</li>
		<li>Enzymatycznie hydrolizować mieszaninę w zmodyfikowanej łaźni wodnej z wytrząsaniem, wyposażonej w mieszadło mechaniczne, aby zapewnić dobre rozprowadzenie mieszaniny. Dodać 200 ml 200 FPU/ml celulazy i inkubować mieszaninę w temperaturze 50 °C przez 36 godzin.</li>
		<li>Po hydrolizie odwirować mieszaninę o sile 4 700 x g przez 10 minut.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Produkcja 2,3-butanodiolu przez dzikie typy K. pneumoniae
<ol>
	<li>Użyj 3 l hydrolizatu bambusa jako rozpuszczalnika do przygotowania podłoża.</li>
	<li>Przygotować pożywkę fermentacyjną zawierającą 4 g/l stromego ługu kukurydzianego, 2 g/L (NH4)2SO4, 6 g/L K2HPO4, 3 g/L KH2PO4 i 0,2 g/LMgSO4. Dostosuj pH pożywki do obojętnego za pomocą 2,5 M NaOH. Do fermentacji należy użyć bioreaktora o pojemności 5 litrów zawierającego 3 litry autoklawizowanej pożywki fermentacyjnej.</li>
	<li>Używaj komórek K. pneumoniae przechowywanych w lodówce o niskiej temperaturze -80 °C.</li>
	<li>W przypadku kultury nasiennej inkubować kolbę o pojemności 250 ml zawierającą 50 ml pożywki Luria-Bertani (LB) przez noc w temperaturze 37 °C, wytrząsając przy 200 obr./min. Użyj pożywki LB zawierającej 10 g/l tryptonu, 5 g/l ekstraktu drożdżowego i 10 g/l NaCl. 
	UWAGA: Gęstość komórek kultury nasiennej powinna osiągnąć OD 2 (gęstość optyczna przy 600 nm).</li>
	<li>Zaszczepić jedną kolbę zawierającą 50 ml kultury nasion w bioreaktorze. Utrzymuj kulturę na poziomie pH 6,0 i 37 °C. Stosuj dawkę dozowania powietrza 2 l/min i szybkość mieszania 250 obr./min, tworząc warunki mikrotlenowe.</li>
	<li>Zbieraj 5 ml próbek co 2 godziny podczas fermentacji i analizuj je za pomocą wysokociśnieniowej chromatografii cieczowej w celu określenia stężeń chemicznych w bulionie4.
	<ol>
		<li>Monitoruj alkalia dodawane do bioreaktora online za pomocą MFCS/DA. 
		UWAGA: W procesie fermentacji wytwarzane są kwasy organiczne, a NaOH dodaje się w celu utrzymania stabilnego pH kultury. Objętość dodanej zasady reprezentuje ilość wyprodukowanego kwasu. Kiedy linia dodana do alkaliów ustabilizuje się, proces jest zakończony, albo z powodu wyczerpania źródła węgla, albo śmierci komórki.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Produkcja R-acetoiny przez budC Mutant K. pneumoniae
<ol>
	<li>Przygotować pożywkę do produkcji acetoiny zawierającą 4 g/l nalewki kukurydzianej stromej, 2 g/l (NH4)2SO4, 3 g/l octanu sodu, 0,4 g/l KCl i 0,1 g/LMgSO4.</li>
	<li>Użyj K. pneumoniae-ΔbudC do produkcji R-acetoiny. Powtórz kroki 2.4-2.5. 
	UWAGA: budC koduje dehydrogenazę 2,3-butanodiolu. K. pneumoniae-ΔbudC traci aktywność dehydrogenazy 2,3-butanodiolu i wytwarza R-acetoinę zamiast 2,3-butanodiolu.</li>
	<li>Utrzymuj kulturę na poziomie pH 6,0 i 37 °C. Stosuj dawkę 4 l/min i szybkość mieszania 450 obr./min, co jest warunkiem tlenowo 
	UWAGA: Suplementacja tlenem jest wyższa niż w przypadku produkcji 2,3-butanodiolu.</li>
	<li>Oznaczyć próbki jak w kroku 2.6.</li>
</ol>
4. Produkcja kwasu 2-ketoglukonowego przez zmutowany budA K. pneumoniae
<ol>
	<li>Do produkcji kwasu 2-ketoglukonowego należy użyć tego samego podłoża, co do produkcji R-acetoiny.</li>
	<li>Użyj K. pneumoniae-ΔbudA do produkcji kwasu 2-ketoglukonowego. Powtórz kroki 2.4-2.5. 
	UWAGA: budA koduje dekarboksylazę α-acetomleczanu. K. pneumoniae-ΔbudA traci aktywność dekarboksylazy α-acetomleczanu i wytwarza kwas 2-ketoglukonowy, wykorzystując glukozę jako substrat. 
	UWAGA: Synteza kwasu 2-ketoglukonowego jest procesem zależnym od stanu kwaśnego. Do produkcji kwasu 2-ketoglukonowego opracowano dwuetapową fermentację10; W pierwszym etapie kultura nasion jest zaszczepiana w bioreaktorze.</li>
	<li>Utrzymuj kulturę na poziomie pH 7,0 i 37 °C. Stosuj dawkę 4 l/min i szybkość mieszania 500 obr./min. 
	UWAGA: W tych warunkach komórki rosną bardzo szybko (gęstość komórek osiąga OD 7 w ciągu około 4 godzin). Następnie fermentacja przechodzi do drugiego etapu, podczas którego pH kultury spada do 5,0. Nie dodaje się kwasu; kwasy organiczne wytwarzane w kulturze w naturalny sposób prowadzą do obniżenia pH. W tych kwaśnych warunkach wzrost komórek zatrzymuje się, ale kwas 2-ketoglukonowy jest syntetyzowany i gromadzi się w bulionie.</li>
	<li>Oznaczyć próbki jak w kroku 2.6. Wykorzystanie hydrolizatu bambusa jako źródła węgla. 
	UWAGA: Glukoza w pożywce jest przekształcana w kwas 2-ketoglukonowy, a ksyloza jest przekształcana w kwas ksylonowy. W ten sposób otrzymuje się mieszaninę kwasu 2-ketoglukonowego i kwasu ksylonowego.</li>
</ol>

<ol><li>Zeng, A. P., Biebl, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bulk+chemicals+from+biotechnology%3A+the+case+of+1%2C+3-propanediol+production+and+the+new+trends%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Biochem+Eng+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Bulk chemicals from biotechnology: the case of 1, 3-propanediol production and the new trends.</a> Adv Biochem Eng Biotechnol. 74, 239-259 (2002).</li>
<li>Wei, D., Wang, M., Jiang, B., Shi, J., Hao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+dihydroxyacetone+kinases+I+and+II+in+the+dha+regulon+of+Klebsiella+pneumoniae%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Role of dihydroxyacetone kinases I and II in the dha regulon of Klebsiella pneumoniae.</a> J Biotechnol. 177, 13-19 (2014).</li>
<li>Celińska, E., Grajek, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biotechnological+production+of+2%2C3-butanediol-current+state+and+prospects%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol+Adv%22%5BJournal%5D)">Biotechnological production of 2,3-butanediol-current state and prospects.</a> Biotechnol Adv. 27 (6), 715-725 (2009).</li>
<li>Chen, C., Wei, D., Shi, J., Wang, M., Hao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanism+of+2%2C+3-butanediol+stereoisomer+formation+in+Klebsiella+pneumoniae%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Microbiol+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Mechanism of 2, 3-butanediol stereoisomer formation in Klebsiella pneumoniae.</a> Appl Microbiol Biotechnol. 98 (10), 4603-4613 (2014).</li>
<li>Wei, D., Wang, M., Shi, J., Hao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Red+recombinase+assisted+gene+replacement+in+Klebsiella+pneumoniae%5BTitle%5D)+AND+%22J+Ind+Microbiol+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Red recombinase assisted gene replacement in Klebsiella pneumoniae.</a> J Ind Microbiol Biotechnol. 39 (8), 1219-1226 (2012).</li>
<li>Wei, D., Sun, J., Shi, J., Liu, P., Hao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+strategy+to+improve+efficiency+for+gene+replacement+in+Klebsiella+pneumoniae%5BTitle%5D)+AND+%22J+Ind+Microbiol+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">New strategy to improve efficiency for gene replacement in Klebsiella pneumoniae.</a> J Ind Microbiol Biotechnol. 40 (5), 523-527 (2013).</li>
<li>Chen, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inhibition+of+RecBCD+in+Klebsiella+pneumoniae+by+Gam+and+its+effect+on+the+efficiency+of+gene+replacement%5BTitle%5D)+AND+%22J+Basic+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Inhibition of RecBCD in Klebsiella pneumoniae by Gam and its effect on the efficiency of gene replacement.</a> J Basic Microbiol. 56 (2), 120-126 (2016).</li>
<li>Wang, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((R-acetoin+accumulation+and+dissimilation+in+Klebsiella+pneumoniae%5BTitle%5D)+AND+%22J+Ind+Microbiol+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">R-acetoin accumulation and dissimilation in Klebsiella pneumoniae.</a> J Ind Microbiol Biotechnol. 42 (8), 1105-1115 (2015).</li>
<li>Wei, D., Xu, J., Sun, J., Shi, J., Hao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((2-Ketogluconic+acid+production+by+Klebsiella+pneumoniae+CGMCC+1.6366%5BTitle%5D)+AND+%22J+Ind+Microbiol+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">2-Ketogluconic acid production by Klebsiella pneumoniae CGMCC 1.6366.</a> J Ind Microbiol Biotechnol. 40 (6), 561-570 (2013).</li>
<li>Sun, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two-stage+fermentation+for+2-ketogluconic+acid+production+by+Klebsiella+pneumoniae%5BTitle%5D)+AND+%22J+Microbiol+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Two-stage fermentation for 2-ketogluconic acid production by Klebsiella pneumoniae.</a> J Microbiol Biotechnol. 24 (6), 781-787 (2014).</li>
<li>Wang, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gluconic+acid+production+by+gad+mutant+of+Klebsiella+pneumoniae%5BTitle%5D)+AND+%22World+J+Microbiol+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Gluconic acid production by gad mutant of Klebsiella pneumoniae.</a> World J Microbiol Biotechnol. 32 (8), 1-11 (2016).</li>
<li>Wang, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Production+of+xylonic+acid+by+Klebsiella+pneumoniae%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Microbiol+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Production of xylonic acid by Klebsiella pneumoniae.</a> Appl Microbiol Biotechnol. 100 (23), 10055-10063 (2016).</li>
<li>Kumar, P., Barrett, D. M., Delwiche, M. J., Stroeve, P. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ie801542g">Methods for pretreatment of lignocellulosic biomass for efficient hydrolysis and biofuel production.</a> Ind Eng Chem Res. 48 (8), 3713-3729 (2009).</li>
<li>Brisse, S., Grimont, F., Grimont, P. A. The genus Klebsiella. <a target="_blank" href="http://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007%2F0-387-30746-X_8">The Prokaryotes</a>. , Springer. 159-196 (2006).</li>
<li>Hao, J., Lin, R., Zheng, Z., Liu, H., Liu, D. <a target="_blank" href="http://link.springer.com/article/10.1007/s11274-008-9665-y">Isolation and characterization of microorganisms able to produce 1, 3-propanediol under aerobic conditions.</a> World J Microbiol Biotechnol. 24 (9), 1731-1740 (2008).</li>
<li>Hong, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0961953415000963">Optimization of alkaline pretreatment on corn stover for enhanced production of 1.3-propanediol and 2, 3-butanediol by Klebsiella pneumoniae AJ4.</a> Biomass Bioenerg. 77, 177-185 (2015).</li>
<li>Pienkos, P. T., Zhang, M. <a target="_blank" href="http://link.springer.com/article/10.1007/s10570-009-9309-x">Role of pretreatment and conditioning processes on toxicity of lignocellulosic biomass hydrolysates.</a> Cellulose. 16 (4), 743-762 (2009).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

K. pneumoniae należy do rodzaju Klebsiella z rodziny Enterobacteriaceae. K. pneumoniae jest szeroko rozpowszechniony w środowiskach naturalnych, takich jak gleba, roślinność i woda14. Szczep K. pneumoniae typu dzikiego wykorzystany w tych badaniach został wyizolowany z gleby i jest używany do produkcji 1,3-propanodiolu15. K. pneumoniae i mutanty tego gatunku wytwarzają wiele substancji chemicznych w różnych warunkach.</p...

Klebsiella pneumoniae to bakteria, która dobrze rośnie zarówno w warunkach tlenowych, jak i beztlenowych. K. pneumoniae jest ważnym mikroorganizmem przemysłowym wykorzystywanym do produkcji wielu chemikaliów. 1,3-propanodiol jest cenną substancją chemiczną, która jest używana głównie jako monomer do syntezy politereftalanu trimetylenu. Politereftalan trimetylenu jest biodegradowalnym poliestrem, który wykazuje lepsze właściwości niż 1,2-propanodiol, butanodiol lub glikol etylenowy1. 1,3-propanodiol jest wytwarzany przez K. pneumoniae przy użyciu glicerolu jako substratu w warunkach ograniczonej ilości tlenu2. 2,3-butanodiol i jego pochodne mają zastosowanie w dziedzinie tworzyw sztucznych, produkcji rozpuszczalników i kauczuku syntetycznego i mają potencjał do wykorzystania jako biopaliwo3. Z glukozą jako substratem, 2,3-butanodiol jest głównym metabolitem szczepu typu dzikiego4. 2,3-butanodiol jest syntetyzowany z pirogronianu. Po pierwsze, dwie cząsteczki pirogronianu kondensują się, dając α-acetomleczan; Reakcja ta jest katalizowana przez syntazę α-acetomleczanu. α-acetomleczan jest następnie przekształcany w acetoinę przez dekarboksylazę α-acetomleczanu. R-acetoina może być dalej zredukowana do 2,3-butanodiolu, gdy jest katalizowana przez dehydrogenazę butanodiolu. Zbadano skuteczną metodę zastępowania genów odpowiednią dla K. pneumoniae i skonstruowano wiele mutantów5,6,7. Mutant budC, który utracił aktywność dehydrogenazy 2,3-butanodiolu, gromadzi wysoki poziom acetoiny w bulionie hodowlanym. Acetoina jest stosowana jako dodatek wzmacniający smak żywności8. Kiedy budA, który koduje dekarboksylazę α-acetomleczanu, jest zmutowany, kwas 2-ketoglukonowy gromadzi się w bulionie. Kwas 2-ketoglukonowy jest używany do syntezy kwasu erytrobowego (kwasu izoaskorbinowego), przeciwutleniacza stosowanego w przemyśle spożywczym<klasa SUP="xref">9. Kwas 2-ketoglukonowy jest produktem pośrednim szlaku utleniania glukozy; W tym szlaku, zlokalizowanym w przestrzeni peryplazmatycznej, glukoza jest utleniana do kwasu glukonowego, a następnie dalej utleniana do kwasu 2-ketoglukonowego. Kwas glukonowy i kwas 2-ketoglukonowy wytwarzane w peryplazmie mogą być transportowane do cytoplazmy w celu dalszego metabolizmu. Akumulacja kwasu 2-ketoglukonowego jest zależna od warunków kwaśnych, a wyższa suplementacja powietrzem sprzyja produkcji kwasu 2-ketoglukonowego10. Dehydrogenaza glukoniianowa, kodowana przez , katalizuje przemianę kwasu glukonowego w kwas 2-ketolgukonowy. Mutant K. pneumoniae wytwarzał wysoki poziom kwasu glukonowego zamiast kwasu 2-ketoglukonowego, a proces ten jest również zależny od warunków kwaśnych. Kwas glukonowy jest kwasem organicznym luzem i jest stosowany jako dodatek zwiększający właściwości cementu11. Utlenianie glukozy do kwasu glukonowego jest katalizowane przez dehydrogenazę glukozy. Ksyloza jest również odpowiednim substratem dehydrogenazy glukozowej. Gdy ksyloza jest używana jako substrat, K. pneumoniae wytwarza ksylon12.
Produkcja chemiczna z wykorzystaniem biomasy jako surowca jest gorącym tematem w biotechnologii13. Głównymi składnikami biomasy są celuloza, hemiceluloza i lignina. Jednak te związki wielkocząsteczkowe nie mogą być bezpośrednio katabolizowane przez większość mikroorganizmów (w tym K. pneumoniae). Celuloza i hemicelulozy w biomasie muszą zostać zhydrolizowane do glukozy i ksylozy, a następnie mogą być wykorzystane przez mikroorganizmy. Obecność ligniny w lignocelulozach tworzy barierę ochronną, która zapobiega hydrolizie biomasy przez enzymy. Tak więc proces obróbki wstępnej, który usuwa ligninę i hemicelulozy oraz zmniejsza krystaliczność celulozy, jest zawsze wykonywany podczas wykorzystania biomasy przez mikroorganizmy. Opracowano wiele metod obróbki wstępnej: powszechne są obróbki wstępne kwasowe, zasadowe, amoniakalne i parowe.
występuje obficie w regionach tropikalnych i subtropikalnych i jest ważnym zasobem biomasy. Przedstawiono tutaj otrzymywanie hydrolizatu bambusa oraz produkcję chemiczną z wykorzystaniem hydrolizatu bambusa

<table><tbody><tr><td>autoklaw</td><td>Bioreaktor SANYO</td><td>3780</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Sartorius stedim biotech</td> Mieszadło <td>Bostat Aplus</td><td></td></tr><tr><td>Wytrząsarka do kąpieli wodnej</td><td></td> IKA RW 20 <td></td> Zhicheng ZWY-110X50 <td></td></tr><tr><td>wysokowydajny system chromatografu cieczowego</td><td>Wirówka Shimadzu Corp</td><td>20AVP</td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td> Hitachi <td></td></tr><tr><td></td><td></td><td>CR22G III</td><td></td></tr><tr><td>Proszek bambusowy</td><td>zakupiony w prowincji Zhejiang, Chiny</td><td></td><td>numer oczek, 50</td></tr><tr><td>celulazy</td><td>Youtell Biochemical, Shandong, Chiny</td><td></td><td>200 PFU / ml</td></tr></tbody></table>

produkcja chemikaliów przez klebsiella pneumoniae z wykorzystaniem hydrolizatu bambusa jako surowca

Production of Chemicals by Klebsiella pneumoniae Using Bamboo Hydrolysate as Feedstock

jest ważną biomasą, a hydrolizat bambusa jest używany przez Klebsiella pneumoniae jako surowiec do produkcji chemicznej. Tutaj proszek bambusowy został wstępnie potraktowany NaOH i umyty do neutralnego pH. Celulaza została dodana do wstępnie przetworzonego proszku bambusowego w celu wytworzenia hydrolizatu, który zawierał 30 g/l glukozy i 15 g/l ksylozy i został wykorzystany jako źródło węgla do przygotowania podłoża do produkcji chemicznej. Podczas hodowli w warunkach mikrotlenowych 12,7 g/l 2,3-butanodiolu było wytwarzane przez K. pneumoniae typu dzikiego. W warunkach tlenowych 13,0 g/l R-acetoiny było wytwarzane przez mutanta budC K. pneumoniae. Mieszanina 25,5 g/l kwasu 2-ketoglukonowego i 13,6 g/l kwasu ksylonowego została wytworzona przez mutanta budA K. pneumoniae w dwuetapowej fermentacji o kontrolowanym pH z dużą ilością powietrza. W pierwszym etapie fermentacji kultura była utrzymywana w neutralnym pH; Po wzroście komórek fermentacja przeszła do drugiego etapu, podczas którego kultura mogła stać się kwaśna.

W niniejszym protokole bambus został poddany obróbce wstępnej za pomocą alkaliów. Optymalne parametry inkubacji – temperatura 121 °C oraz 0,25 M NaOH – zostały określone na Rysunkach 1 i 2. Poddany obróbce wstępnej bambus został poddany hydrolizie enzymatycznej, a następnie zmierzono stężenia glukozy i ksylozy w otrzymanym hydrolizacie. Wyższe temperatury sprzyjały produkcji cukrów, dlatego jako temperaturę optymalną wybrano 121 °C. Ilość glukozy i ksyloz...

Proszek bambusowy został wstępnie potraktowany NaOH i enzymatycznie hydrolizowany. Hydrolizat bambusa został wykorzystany jako surowiec do produkcji 2,3-butanodiolu, R-acetoiny, kwasu 2-ketoglukonowego i kwasu ksylonowego przez Klebsiella pneumoniae.

Produkcja chemikaliów przez Klebsiella pneumoniae z wykorzystaniem hydrolizatu bambusa jako surowca

Bamboo is an important biomass, and bamboo hydrolysate is used by Klebsiella pneumoniae as a feedstock for chemical production. Here, bamboo powder was ...

Ogólnym celem tego eksperymentu jest obserwacja produkcji związków chemicznych, takich jak 2,3-butanodiol, acetoin, kwas 2-ketoglukonowy i kwas ksylonowy, przez Klebsiella pneumoniae z wykorzystaniem hydrolizatu bambusa jako surowca. W pierwszej kolejności, używając serii roztworów wodorotlenku sodu w kolbach o pojemności 250 ml, należy dodać 5 g proszku z bambusa do 40 ml wodorotlenku sodu, aby przygotować 10% roztwór. Roztwory należy inkubować w kąpieli wodnej w temperaturze 60 °C lub 100 °C przez 60 min, bądź inkubować roztwory w autoklawie w temperaturze 121 °C przez 60 min.Po inkubacji wirować mieszaniny przez pięć minut, następnie usunąć nadsącz, dodać 100 mililitrów świeżej wody i wymieszać. Powtórzyć płukanie od pięciu do sześciu razy, aż pH nadsączu osiągnie 6.8, a następnie w celu przeprowadzenia hydrolizy enzymatycznej użyć 98% kwasu siarkowego, aby dostosować pH 50 mililitrów każdego roztworu do wartości 5.0. Następnie dodać 0,5 mililitra na każdy mililitr celulazy o aktywności 200 jednostek filtra papierowego, czyli FPU.Końcowy stosunek celulazy do bambusa powinien wynosić 20 FPU na jeden gram bambusa. Mieszaninę należy inkubować w temperaturze 50 °C z wytrząsaniem prz

production-chemicals-klebsiella-pneumoniae-using-bamboo-hydrolysate

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

Źródło: Augimeri, R. V. i wsp., Wykorzystanie związku uwalniającego etylen, kwasu 2-chloroetylofosfonowego, jako narzędzia do badania odpowiedzi etylenu u bakterii. J. Vis. Exp. (2016)Ten film pokazuje wpływ etylenu wytwarzanego przez kwas 2-chloroetylofosfonowy () na wzrost bakterii i produkcję celulozy. Etylen aktywuje szlaki sygnałowe, które stymulują syntezę celulozy, co skutkuje zwiększonym tworzeniem błonki. Wyniki te podkreślają reakcję bakterii na etylen.

Badanie reakcji bakterii na etylen przy użyciu związku uwalniającego etylen

Zacznij od szczepu bakterii Pseudomonas aeruginosa , wyizolowanego z gleby skażonej olejem, w pożywce zawierającej źródło azotu i nadmiar oleju jadalnego jako źródło węgla.Szczep ten syntetyzuje polihydroksyalkanian (PHA), długołańcuchowy polimer przydatny w produkcji bioplastików.Inkubować pod mieszaniem, aby ułatwić napowietrzanie i pobudzić rozwój bakterii.Początkowo podłoże dostarcza zarówno źródła węgla, jak i azotu, aby wspierać namnażanie się bakterii i generować wysoką biomasę.Po...

Biosynteza polihydroksyalkanianów przez Pseudomonas aeruginosa w pożywce bogatej w węgiel

Źródło: Wei, D. i in., Produkcja chemikaliów przez Klebsiella pneumoniae z użyciem hydrolizatu bambusowego jako surowca. J. Vis. Exp. (2017)Ten film demonstruje mikrobiologiczną przemianę cukrów pochodzących z bambusa w 2,3-butanediol poprzez hodowanie Klebsiella pneumoniae w ośrodku opartym na hydrolizacie w warunkach mikroaerobowych i lekko kwaśnych.

Mikrotlenowa fermentacja hydrolizatu bambusowego przez Klebsiella pneumoniae

Odpady przemysłowe mogą być zbierane i modyfikowane w celu analizy rozwoju mikroorganizmów. Techniki ekstrakcji lignocelulozy dostarczają składników do analizy określonej zdolności biodegradacji. Chromatografia gazowa ze spektrometrią mas identyfikuje produkty fermentacji mikroorganizmów wyhodowanych na odpadach z roztwarzania. Metody te określają zdolność metaboliczną mikroorganizmów do rozkładu odpadów z roztwarzania.

Metody ułatwiania rozwoju mikroorganizmów w strumieniach odpadów z celulozowni i charakterystyka potencjału biodegradacji drobnoustrojów hodowlanych

Przedstawiono protokół komobilizacji biokatalizatorów całych komórek w celu regeneracji kofaktora i poprawy możliwości ponownego wykorzystania, na przykładzie produkcji L-ksylulozy. Regenerację kofaktora uzyskuje się poprzez sprzężenie dwóch szczepów Escherichia coli wykazujących ekspresję funkcjonalnie uzupełniających się enzymów; Immobilizacja biokatalizatora całej komórki odbywa się poprzez enkapsulację komórek w kulkach alginianu wapnia.

Immobilizacja wielu biokatalizatorów w kulkach alginianowych w celu regeneracji kofaktora i poprawy możliwości ponownego użycia

Techniki adaptacyjnej ewolucji i izolacji są opisane i zademonstrowane, aby uzyskać pochodne szczepu Scheffersomyces stipitis NRRL Y-7124, które są w stanie szybko zużywać mieszaninę cukrów heksozowych i pentozowych w enzymatycznych scukrzanych niedetoksykowanych hydrolizatach i gromadzić ponad 40 g/L etanolu.

Techniki ewolucji wytrzymałych drożdży fermentujących pentozy do biokonwersji lignocelulozy do etanolu

Przedstawione tutaj protokoły ułatwiają wygodne badanie reakcji bakteryjnych etylenu poprzez wykorzystanie kwasu 2-chloroetylofosfonowego ().  Etylen jest wytwarzany in situ w wyniku rozkładu w wodnym pożywce bakteryjnej, co pozwala obejść wymóg stosowania czystego gazu etylenowego.

Wykorzystanie związku uwalniającego etylen, kwasu 2-chloroetylofosfonowego, jako narzędzia do badania reakcji etylenu u bakterii

Przedstawiamy protokół syntezy cukrów C5 (ksylozy i arabinozy) z odnawialnej niejadalnej biomasy lignocelulozowej (tj. juty) z obecnością kwaśnych cieczy jonowych Brønsted (BAILs) jako katalizatora w wodzie. Katalizator BAILs wykazywał lepsze parametry katalityczne niż konwencjonalne katalizatory z kwasów mineralnych (H2,SO4 i HCl).

Nowatorska metoda analizy pentozanu obecnego w biomasie juty i jej konwersji na monomery cukrowe przy użyciu kwaśnej cieczy jonowej

Zanieczyszczenie powietrza wpływa na jakość życia wszystkich organizmów. W tym miejscu opisujemy zastosowanie biotechnologii mikroalg do oczyszczania biogazu (jednoczesne usuwanie dwutlenku węgla i siarkowodoru) oraz produkcji biometanu poprzez półprzemysłowe otwarte stawy glonów o wysokiej szybkości, a następnie analizę skuteczności oczyszczania, pH, rozpuszczonego tlenu i wzrostu mikroalg.

Oczyszczanie biogazu poprzez zastosowanie systemu mikroalgo-bakteryjnego w półprzemysłowych stawach z glonami o wysokiej zawartości

Protokół ten przedstawia skalowalną metodę przekształcania odpadów spożywczych w biodegradowalne biotworzywa polihydroksyalkanianowe (PHA). Wykorzystuje zatrzymaną fermentację beztlenową do wstępnej obróbki odpadów spożywczych, halofilową fermentację mikrobiologiczną do biosyntezy PHA oraz wolny od chemikaliów proces dalszy do odzyskiwania PHA.

Skalowalne podejście krok po kroku do zrównoważonej produkcji bioplastiku z odpadów spożywczych

Odkryj produkcję chemikaliów przez Klebsiella pneumoniae z wykorzystaniem hydrolizatu bambusa jako odnawialnego surowca. Metoda obejmuje wstępną obróbkę wodorotlenkiem sodu i hydrolizę enzymatyczną.

Produkcja chemikaliów przez Klebsiella pneumoniae z wykorzystaniem hydrolizatu bambusa jako surowca

Przeglądaj więcej filmów