Методическая статья

Адсорбционный биопроцесс повышает выход меланина из Pseudomonas stutzeri

1.3K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/63339

⸱

12 января 2022 г.

 ,  , 
1Department of Chemical Engineering, National Institute of Technology, 2Department of Biotechnology, Manipal Institute of Technology

В этой статье

Краткое содержание

Здесь мы представляем протокол адсорбционного биопроцесса для получения биологического продукта, особенно пигмента, который ингибирует собственный биосинтез и подавляет рост микроорганизма, который его производит.

Аннотация

Меланины являются природными пигментами, а наличие индольного кольца и многочисленных функциональных групп делает меланин идеальным выбором для многих применений, таких как защитные средства от ультрафиолета, уход за кожей, косметика и т. д. Морская Pseudomonas stutzeri продуцирует меланин без добавления тирозина. Ингибирование обратной связи наблюдалось под действием меланина в культуре морской бактерии, продуцирующей меланин, Pseudomonas stutzeri. Меланин также продемонстрировал ингибирование роста микроорганизмов. Анализ, основанный на модели Хана-Левеншпиля, выявил неконкурентный тип ингибирования меланина в росте клеток. Фермент тирозиназа, который продуцирует меланин, ингибировался меланином. Двойной обратный график ферментативной реакции в присутствии различных концентраций меланина выявил неконкурентное ингибирование продукта. Разработан адсорбционный биопроцесс на основе адсорбента для снижения ингибирования обратной связи меланином. Различные адсорбенты были проверены для выбора наилучшего адсорбента для адсорбции меланина. Количество дозы и время были оптимизированы для разработки адсорбционного биопроцесса, что привело к увеличению продукции меланина морскими бактериями Pseudomonas stutzeri в 8,8 раза (от 153 мг/л до 1349 мг/л) без добавления тирозина и дрожжевого экстракта.

Введение

Меланины представляют собой полифенольные соединения, мономерной единицей которых является индоловое кольцо. Меланины отвечают за большую часть черной, коричневой и серой окраски растений, животных и микроорганизмов1. Наиболее распространенными меланинами являются эумеланины, которые представляют собой темно-коричневые или черные пигменты, широко распространенные у позвоночных и беспозвоночных2. Головоногие моллюски, растения и микробы являются основными источниками меланина-3. Меланин, полученный из микроорганизмов, имеет ряд преимуществ перед меланином из головоногих моллюсков и растений. Они быстры в росте и не вызывают никаких проблем сезонных колебаний. Кроме того, они модифицируются в зависимости от питательной среды и предоставляемых условий эксплуатации. Учитывая все эти факты, микробные источники используются в качестве основного источника меланина с потенциальными коммерческими применениями 4,5,6. Guo et al. использовали рекомбинантный Streptomyces kathirae SC-1 для получения меланина в концентрации до 28,8 г/л в оптимизированной среде7. Lagunas-Muñoz et al. Получено около 6 г/л меланина в рекомбинантной E. coli8. Wang et al. получили около 4,2 г/л растворимого меланина после оптимизации среды9. Исследователи также исследовали морские культуры для производства меланина. Kiran et al. произвели меланин из морских видов Pseudomonas 10. Kumar et al. выделили Pseudomonas stutzeri HMGM-7 из морских водорослей, которые продуцировали меланин в питательном бульоне. Всем зарегистрированным производителям меланина требуются добавки среды, дрожжевой экстракт и/или пептон для производства меланина, что может препятствовать расширению биопроцесса. Raman et al. исследовали выработку меланина из Aspergillus fumigatus AFGRD105, который не требовал дорогостоящих добавок11.

Морская бактерия, известная как Pseudomonas stutzeri, выделенная из морских водорослей, была выбрана для производства меланина. Этот микроорганизм не требует дополнительной добавки тирозина и дрожжевого экстракта для производства растворимого меланина и растет в средах на основе морской воды, тем самым снижая питьевой водный след и среднюю стоимость. Thaira et al. сообщили об оптимизированном биопроцессе с использованием кокосового жмыха для производства нанопигмента меланина с использованием этой морской бактерии в предыдущей публикации12. Полученный меланин был использован для высокоэффективного удаления тяжелых металлов из синтетических подземных вод. Однако в ходе оптимизации среды было выявлено вероятное ингибирование меланина с обратной связью в отношении роста и формирования продукта. Таким образом, в этом протоколе ингибирование меланина с обратной связью исследуется и количественно оценивается с использованием обобщенной модели Хана-Левеншпиля. Разработан простой и эффективный протокол адсорбционного биопроцесса, позволяющий максимально снизить ингибирование обратной связи.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

1. Выращивание и поддержание культуры Pseudomonas stutzeri .

  1. Получите бактерию Pseudomonas stutzeri в MTCC Chandigarh (поставляется в виде лиофилизированной ампулы).
    1. Продезинфицируйте поверхность ампулы спиртом (70%). Отметьте ампулу примерно в середине датчика и разбейте на отмеченном участке.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Следует соблюдать осторожность при открывании ампулы, так как содержимое находится в вакууме. Примите меры предосторожности при разбивании ампулы, так как защелкивающееся отверстие притянет ватную пробку к одному концу, а поспешное открытие выпустит лиофилизированные мелкие частицы микроба в воздух.
    2. Осторожно снимите ватную пробку стерилизованным пинцетом и добавьте в ампулу 0,3 мл бульона Luria Bertani (LB). Дайте постоять 30 минут.
    3. Инокулируйте 100 мкл суспензии в 10 мл бульона LB (в коническую колбу объемом 100 мл) и поместите его в шейкер инкубатора при 180 об/мин при температуре 37 °C. Одновременно перенесите 100 мкл суспензии в твердый ЛБ агар и распределите для получения изолированных колоний. Инкубируйте его при температуре 37 °C в течение ночи.
  2. Как только культура вырастет, храните их при температуре 4 °C.
  3. Проводите субкультуру каждые 4 недели, насаживая колонию на свежую пластину из агара LB и инкубируя пластину при температуре 37 °C в течение ночи, чтобы колонии появились.

2. Исследования ингибирования меланина на рост и активность ферментов

  1. Приготовьте питательную среду, добавив в искусственную морскую воду 51,4 г/л глюкозы, 49,8 г/л кокосового жмыха, 0,09 г/л, 0,03 г/л и 0,05 г/л CuSO4, FeSO4 и MgSO4 соответственно (Таблица материалов). Проводите все эксперименты в колбе объемом 250 мл объемом наполнения 15 мл при 200 об/мин, 37 °C и начальном pH 7.
  2. Добавьте различные концентрации меланина (100 мг/л, 200 мг/л, 500 мг/л и 1000 мг/л) в каждую питательную среду в начале биопроцесса.
  3. Измерьте удельную скорость роста, активность ферментов клеток и меланин в различных временных интервалах биопроцесса для каждой добавленной концентрации меланина (раздел 3.2).

3. Моделирование кинетики ингибирования меланина

  1. Используйте следующее обобщенное уравнение Хана и Левеншпиля13 для моделирования кинетики ингибирования продукции меланина:
    figure-protocol-1 (1)
    Где
    μ = кажущийся удельный темп роста (1/ч)
    μmax = максимальная удельная скорость роста (1/ч)
    p = концентрация продукта (г/л)
    p *= критическая концентрация продукта, при которой рост прекращается (г/л)
    s = концентрация субстрата (г/л)
    m,n = параметры
    Приведенное выше уравнение можно переписать как
    figure-protocol-2 (2)
    Где
    figure-protocol-3 (3)
    и figure-protocol-4 (4)
    Приведенное выше уравнение может быть перестроено в график двойной обратной связи 1/μ против 1/с, как показано ниже
    figure-protocol-5 (5)
  2. Проведите прямую линию, используя данные о различных удельных скоростях роста и концентрациях субстрата, используя приведенное выше уравнение. Пересечение по оси Y и X соответственно дает μmax и Ks, которые могут быть заменены в уравнениях 3 и 4 соответственно для получения μobs и Kobs.
    Уравнение (3) можно записать как
    figure-protocol-6 (6)
  3. Рассчитайте удельную скорость роста культуры, выращенной на шаге 2.2, и назовите ее μобс.
  4. Используйте значение удельного темпа роста, полученного на шаге 3.3 в уравнении (6). Подгонка данных к линейному уравнению и расчет уклона и пересечения.
  5. Используйте уравнение (3) для расчета максимальной удельной скорости роста в отсутствие меланина.

4. Разработка адсорбционного биопроцесса

  1. Проводите все эксперименты в колбе объемом 250 мл объемом наполнения 15 мл при 200 об/мин, 37 °C и начальном pH 7.
  2. Проведите окончательный оптимизированный биопроцесс в биореакторе с перемешиванием объемом 5 л и объемом 3 л. Поддерживайте pH культуры в пределах 7-7,5 и растворенный кислород в пределах 50%-60% от насыщения в исследованиях на биореакторе.

5. Подбор оптимального адсорбента из различных доступных адсорбентов

  1. Добавляйте различные адсорбенты, такие как глинозем, цеолит, целит, фуллерова земля и активированный уголь в различные колбы, содержащие культуральный бульон.
  2. Добавьте каждый адсорбент отдельно в концентрации 1 г/л в питательный бульон и выдержите его во вращающемся шейкере при 150 об/мин в течение 12 часов.
  3. Разделить адсорбенты центрифугированием при давлении 5000 х г в течение 10 мин и измерить поглощение надосадочной жидкости на длине волны 400 нм с помощью спектрофотометра.
  4. Выберите адсорбент, который адсорбирует максимальное количество меланина из питательного бульона.

6. Влияние времени дозировки адсорбента

  1. Запустите биопроцесс и добавьте адсорбент, дающий наибольшую адсорбцию меланина из культуры (выбирается после раздела 5). Концентрация, выбранная на начальном этапе, составляет 1 г/л.
  2. Измерьте максимальную выработку меланина в соответствии с ранее опубликованным протоколом12.
  3. Повторите шаг 6.1, добавив адсорбент через 12 ч после начала биопроцесса, и измерьте выработку меланина в разное время биопроцесса.
  4. Повторите шаг 6.3, добавив адсорбент через 24 ч, 36 ч и 48 ч после начала биопроцесса.
  5. Сравните количество меланина, производимого в каждом биопроцессе, и определите наилучшее время дозирования для максимальной выработки и восстановления меланина.

7. Влияние количества дозировки адсорбента

  1. Добавьте различные концентрации наилучшего адсорбента (0,5, 1, 2, 4, 6, 8 и 10 г/л) к культурам в момент, указанный в разделе 6.
  2. Соберите биопроцесс путем центрифугирования при 5000 x g в течение 10 минут.
  3. Соберите надосадочную жидкость и рассчитайте количество меланина, измерив абсорбцию при длине волны 400 нм.
  4. Промойте гранулы, содержащие адсорбент, два раза дистиллированной водой и этанолом для удаления клеток и других соединений, прикрепленных к адсорбенту. Выполните этап промывки центрифугированием при 5000 x g в течение 10 минут.
  5. Добавьте 0,1 М раствор NaOH в промытый адсорбент для десорбции меланина.
  6. Центрифугируйте смесь при давлении 5000 х г в течение 10 мин и измеряйте количество меланина в надосадочной жидкости с длиной волны 400 нм с помощью спектрофотометра.
  7. Повторите процесс десорбции трижды или до тех пор, пока адсорбент не вернется к своему нормальному цвету.
  8. Уменьшите pH этого концентрированного десорбированного раствора меланина до 3 или менее, добавив 1 Н HCl с помощью мешалки с магнитными шариками для осаждения меланина. Храните кислый раствор в холодильнике в течение 1 ч для увеличения количества осадков, если это требуется.
  9. Полученный таким образом осажденный меланин трижды промыть дистиллированной водой центрифугированием при 5000 х г в течение 10 минут, высушить и хранить при температуре 4 °С.

8. Математическое моделирование биопроцесса

  1. Кинетика роста биомассы
    1. Количественно оценить скорость роста биомассы с использованием следующей модифицированной модели Ферхульсета, разработанной для ингибирования продукта, как описано уравнением, приведенным ниже 14,15,16,17.
      figure-protocol-7 (7)
      Где
      x = концентрация биомассы (г/л)
      xm = максимальная концентрация биомассы (г/л)
      μobs = максимальная удельная скорость роста (1/ч), как указано в уравнении (2)
      Vazques et al. (2008) далее вывели следующее уравнение для концентрации биомассы на основе уравнения (7)
      figure-protocol-8 (8)
      Где
      vx = скорость роста биомассы (г/л/ч) = μobs·x
      μobs       = наблюдаемый удельный темп роста (1/ч)
      τx = время задержки (ч)
      t = время (ч)
    2. Используйте уравнение (8) для расчета концентрации биомассы в разные периоды биопроцесса и моделирования профиля роста Pseudomonas stutzeri.
  2. Кинетика расхода подложки
    ПРИМЕЧАНИЕ: Субстрат используется для выращивания биомассы, формирования продукта и поддержания в биопроцессе.
    1. Используйте следующее уравнение, чтобы сбалансировать использование субстрата в биопроцессе:
      figure-protocol-9 (9)
      Большая часть глюкозы используется для производства биомассы; Следовательно, для упрощения, пренебрежение расходом субстрата на формирование продукта свело бы уравнение (9) к
      figure-protocol-10 (10)
      Где
      S = концентрация субстрата (г/л)
      YP/S = коэффициент выхода продукта, т.е. коэффициент выхода меланина (г/г)
      P = концентрация продукта (г/л), т.е. концентрация меланина (г/л)
      YX/S = коэффициент выхода биомассы (г/г)
      ms = коэффициент технического обслуживания (г/г/ч)
      Интегрирование приведенного выше уравнения от времени t = 0 до времени t = t и подстановка значения x из уравнения (8) дает следующее уравнение для профиля концентрации субстрата17:
      figure-protocol-11 (11)
      где s0 = начальная концентрация субстрата (г/л) и x0 = начальная концентрация биомассы (г/л)
    2. Используйте уравнение (11) для расчета концентрации субстрата в различные интервалы времени биопроцесса или, если концентрация субстрата известна, используйте то же уравнение для оценки параметров, приведенных в уравнении.
  3. Кинетика выработки меланина
    1. Используйте уравнение Людекинга-Пирата для моделирования выработки меланина. Тем не менее, меланин связан с ростом, и поэтому термин образования продуктов, не связанный с ростом, игнорируется, и упрощенное уравнение может быть записано следующим образом:
      figure-protocol-12 (12)
      Где
      α = постоянная Людекинга-Пирата, связанная с образованием продукта, связанного с ростом (г/г)
      Интегрирование уравнения (12) от момента t = 0 до t = t приводит к получению следующего уравнения для профиля концентрации продукта
      figure-protocol-13 (13)
    2. Используйте уравнение (13) для вычисления α.
  4. Оценка кинетических параметров
    1. Оцените все перечисленные выше параметры методом нелинейных наименьших квадратов с помощью любого подходящего программного инструмента (например, решателя Microsoft Excel).
    2. Используйте данные пакетного эксперимента для оценки параметров и минимизируйте сумму квадратов ошибок (SSE) с помощью инструмента Решатель, как показано в следующем уравнении:
      Минимизировать
      figure-protocol-14 (14)
      Где
      xsim = моделируемое значение и xexp = экспериментальное значение

9. Аналитические методики

  1. Экстракция меланина
    1. Центрифугируйте культуру роста при давлении 5000 х г в течение 10 минут, чтобы удалить биомассу.
    2. Добавьте к надосадочной жидкости равный объем 1 М NaOH.
    3. Подкислите щелочную надосадочную жидкость до pH 2, добавив 1 N HCl для осаждения меланина.
    4. Центрифугируйте подкисленную надосадочную жидкость при 12000 х г в течение 20 мин для сбора меланина.
    5. Собранный меланин трижды промыть 5 мл дистиллированной воды, высушить в течение ночи при комнатной температуре (RT) и хранить при температуре 4 °C18.
  2. Количественное определение меланина
    1. Приготовьте растворы меланина в различных концентрациях (0-500 мг/л), растворив соответствующее количество меланина в искусственной морской воде (pH 8).
    2. Измерьте поглощение на длине волны 400 нм с помощью спектрофотометра18.
    3. Подготовьте калибровочную кривую, используя приведенные выше данные.
    4. Центрифугируйте культуру роста при давлении 5000 х г в течение 10 мин для удаления биомассы и измерьте поглощение надосадочной жидкости при длине волны 400 нм. Рассчитайте концентрацию меланина в ростовой культуре с помощью калибровочной кривой, подготовленной на шаге 9.2.3
  3. Анализ на тирозиназу
    1. Следуйте приведенному ниже протоколу для анализа фермента тирозиназы, разработанного Ren et al. (2013)19 для определения ферментативной активности тирозиназы, экстрагированной из бульона культуры Pseudomonas stutzeri .
    2. Центрифугируйте бактериальную культуру при давлении 5000 x g для сбора клеток.
    3. Ультразвуком обработайте клетки в холодном 100 мМ фосфатном буфере pH 6,5 и центрифугируйте гомогенат при 9000 x g в течение 15 мин и соберите надосадочную жидкость, источник фермента тирозиназы.
    4. Добавьте 0,2 мл ферментного раствора, полученного на вышеуказанной стадии, в 2,8 мл 0,1 М натрийфосфатного буфера (pH 6,5), содержащего 1 мМ L-тирозин (субстрат).
    5. Наблюдайте за образованием допахрома, измеряя абсорбцию при 475 нм.
    6. Рассчитайте активность тирозиназы следующим образом. Одна международная единица (МЕ) активности тирозиназы определяется как количество фермента, необходимое для окисления 1 мкм L-тирозина до допахрома в минуту. Рассчитайте это, используя молярный коэффициент затухания допахрома (3600 Л·М-1·см-1) по следующему уравнению:
      figure-protocol-15 (15)
  4. Оценка биомассы
    1. Соберите 5 мл образцов с интервалом 4 ч в боксе биобезопасности, поддерживая стерильность. Подожгите ватную пробку колбы до и после взятия проб, чтобы снизить вероятность загрязнения. Измерьте оптическую плотность (OD) образцов на длине волны 660 нм для всех этих образцов.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Неинокулированный носитель служит заготовкой. Эти показания будут использоваться для изучения роста микроорганизмов.
    2. Центрифугируйте питательный бульон при 5000 x g в течение 10 мин и 4 °C, соберите клеточную гранулу и высушите гранулу в течение 8 ч при 60 °C в печи с горячим воздухом для получения сухой клеточной массы.
    3. Подготовьте калибровочную кривую с использованием внешнего диаметра, измеренного на шаге 9.4.1, и соответствующей биомассы, полученной на шаге 9.4.2
    4. Используйте калибровочную кривую (OD = 0,82 ٠ Биомасса (г/л)) для измерения неизвестного количества биомассы путем измерения оптической плотности культурального бульона в любой момент времени.
  5. Оценка ДНК
    1. Оцените количество ДНК в образце, измерив оптическую плотность на длине волны 260 нм.
    2. Рассчитайте ДНК по следующей формуле,
      figure-protocol-16 (16)
      Где
      A260= Поглощение при 260 нм
      0,1 = объем образца
      1 = Абсорбция стандартного раствора ДНК в концентрации 50 г/мл при 260 нм
  6. Оценка белка
    1. Оцените количество белка в образцах с помощью набора для оценки белка Брэдфорда (Таблица материалов).
    2. Добавьте 5 мл реагента Bradford к 0,1 мл надосадочной жидкости и выдержите 5 минут. Белки, присутствующие в надосадочной жидкости, вступают в реакцию с брэдфордским реагентом с образованием окрашенного комплекса.
    3. Измерьте поглощение на длине волны 595 нм20 с помощью спектрофотометра.
  7. Оценка общего редуцирующего сахара (TRS)
    1. Измерение TRS с помощью метода динитрозалицилия (DNS)21.
    2. Приготовьте раствор DNS, растворив 1 г DNS в 50 мл дистиллированной воды. Добавьте в этот раствор 30 г тартарата калия натрия в небольших количествах до тех пор, пока цвет раствора не станет молочно-желтым, с последующим прозрачным оранжево-желтым цветом с добавлением 20 мл 2 N NaOH. Доведите объем до 100 мл с помощью дистиллированной воды и храните в темноте.
    3. Готовят рабочий раствор глюкозы (0,01 М) путем растворения 180 мг глюкозы в 100 мл дистиллированной воды в обычной колбе.
    4. Дозируйте стандартный раствор глюкозы (0,2, 0,4, 0,6, 0,8 и 1 мл) в 5 отдельных пробирок. В качестве пустого раствора используйте пробирку, содержащую дистиллированную воду (1 мл).
    5. Доведите объем до 2 мл в каждой пробирке с помощью дистиллированной воды.
    6. Добавьте 1 мл реагента DNS в каждую пробирку и накройте алюминиевой фольгой.
    7. Нагрейте пробирки на кипящей водяной бане в течение 5 минут и охладите до температуры в минуте.
    8. Добавьте в каждую пробирку 9 мл дистиллированной воды и хорошо перемешайте. Измерьте наружный диаметр содержимого на длине волны 575 нм с помощью спектрофотометра.
    9. Измерьте концентрацию с помощью калибровочной таблицы, подготовленной с учетом зависимости количества глюкозы по оси X от поглощения на длине волны 575 нм (А575) по оси Y.
  8. Анализ размеров частиц
    1. Диспергируйте биосинтезированный меланин в дистиллированной воде (1 мл) с помощью ультразвукового аппарата.
    2. Добавьте диспергированный раствор образца (1 мл) в анализатор наночастиц и измерьте размер частиц в соответствии с протоколом производителя.
  9. Анализ с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ)
    1. Порошок меланина, полученный после экстракции, высушить, выдержав при температуре 60 °C в течение 8 часов.
    2. Загрузите порошок меланина в матрицу образца ПЭМ и измерьте размер с помощью просвечивающего электронного микроскопа в соответствии с протоколом оператора.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

На рисунках 1А,В показан рост и продукция меланина под влиянием различных исходных концентраций меланина. Рост клеток и продукция меланина существенно снижались с увеличением исходной концентрации меланина. При начальной концентрации меланина в среде 500 мг/л биомасса и меланин снижались почти до 50% от максимального значения, полученного в контроле. При 1000 мг/л исходной концентрации меланина наблюдалась предельная продукция меланина. Скорость роста биомассы значительно сн...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Ингибирование продукта является основным узким местом в биопроцессах, что приводит к снижению производительности. Существует несколько методов снижения ингибирования продукта, таких как непрерывный биопроцесс и методы удаления продукта in situ. Однако эти варианты требуют полного капитального ремонта существующего биотехнологического комплекса 23,24,25,26,27,28.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

У авторов нет конфликта интересов

Благодарности

Мы благодарим Департамент науки и технологий (DST/TSG/WP/2014/58), Индия, и Национальный технологический институт штата Карнатака за предоставление финансирования для разработки вышеупомянутого протокола.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
  Глинозем+A15A26A3:A13A3:A16A3:A17HiMediaGRM1909
активированный угольHiMediaPCT1001
искусственная морская вода средаHiMediaM1942
Bradford набор реагентовHiMediaML106
CeliteHiMediaGRM226
ЦентрифугаREMICM-8
Центрифужные пробиркиHiMediaPW1207
Динитрозалициловая кислотаHiMediaGRM1582
колба ЭрленмейераБоросил4980021
фуллеровой землейHiMediaGRM232
ГлюкозаHiMediaMB037
HClHiMediaAS004
L-тирозинHiMediaRM069
Microsoft Excel
Анализатор наночастицMicrosoft HORIBA ScientificNanopartica SZ-100
Питательная среда агараHiMediaM001
Тарелка ПетриHiMediaPW054
Фосфатный буферHiMediaM1452
Гидроксид натрияHiMediaMB095
СпектрофотометрThermofisherGenesys 10
Биореактор с перемешиваниемScigenicsBioferm LS
TE BufferHiMediaML060
Просвечивающий электронный микроскопJEOLJEM-2100
ZeoliteHiMediaGRM3834

Ссылки

  1. Langfelder, K., Streibel, M., Jahn, B., Haase, G., Brakhage, A. A. Biosynthesis of fungal melanins and their importance for human pathogenic fungi. Fungal Genetics and Biology. 38 (2), 143-158 (2003).
  2. Riley, P. A. Melanin. International Journal of Biochemistry and Cell Biology. 29 (11), 1235-1239 (1997).
  3. Madaras, F., Gerber, J. P., Peddie, F., Kokkinn, M. J. The effect of sampling methods on the apparent constituents of ink from the squid sepioteuthis australis. Journal of Chemical Ecology. 36 (11), 1171-1179 (2010).
  4. Tran-Ly, A. N., et al. Microbial production of melanin and its various applications. World Journal of Microbiology & Biotechnology. 36 (11), 170(2020).
  5. Pavan, M. E., López, N. I., Pettinari, M. J. Melanin biosynthesis in bacteria, regulation and production perspectives. Applied Microbiology and Biotechnology. 104 (4), 1357-1370 (2019).
  6. Pombeiro-Sponchiado, S. R., Sousa, G. S., Andrade, J. C. R., Lisboa, H. F., Gonçalves, R. C. R. Production of melanin pigment by fungi and its biotechnological applications. Melanin. , IntechOpen Limited. London, UK. 47-77 (2017).
  7. Guo, J., et al. Cloning and identification of a novel tyrosinase and its overexpression in Streptomyces kathirae SC-1 for enhancing melanin production. FEMS Microbiology Letters. 362, 41(2015).
  8. Lagunas-Muñoz, V. H., Cabrera-Valladares, N., Bolívar, F., Gosset, G., Martínez, A. Optimum melanin production using recombinant Escherichia coli. Journal of Applied Microbiology. 101 (5), 1002-1008 (2006).
  9. Wang, L., Li, Y., Li, Y. Metal ions driven production, characterization and bioactivity of extracellular melanin from Streptomyces sp. ZL-24. International Journal of Biological Macromolecules. 123, 521-530 (2019).
  10. Kiran, G. S., Jackson, S. A., Priyadharsini, S., Dobson, A. D. W., Selvin, J. Synthesis of Nm-PHB (nanomelanin-polyhydroxy butyrate) nanocomposite film and its protective effect against biofilm-forming multi drug resistant Staphylococcus aureus. Scientific Reports. 7, 9167(2017).
  11. Raman, N. M., Shah, P. H., Mohan, M., Ramasamy, S. Improved production of melanin from Aspergillus fumigatus AFGRD105 by optimization of media factors. AMB Express. 5 (1), 72(2015).
  12. Thaira, H., Raval, K., Manirethan, V., Balakrishnan, R. M. Melanin nano-pigments for heavy metal remediation from water. Separation Science and Technology (Philadelphia). 54 (2), 265-274 (2018).
  13. Han, K., Levenspiel, O. Extended monod kinetics for substrate, product, and cell inhibition. Biotechnology and Bioengineering. 32 (4), 430-447 (1988).
  14. Vázquez, J. A., Murado, M. A. Unstructured mathematical model for biomass, lactic acid and bacteriocin production by lactic acid bacteria in batchfermentation. Journal of Chemical Technology and Biotechnology. 83 (1), 91-96 (2008).
  15. Rohit, S. G., Jyoti, P. K., Subbi, R. R. T., Naresh, M., Senthilkumar, S. Kinetic modeling of hyaluronic acid production in palmyra palm (Borassus flabellifer) based medium by Streptococcus zooepidemicus MTCC 3523. Biochemical Engineering Journal. 137, 284-293 (2018).
  16. Nair, A. V., Gummadi, S. N., Doble, M. Process optimization and kinetic modelling of cyclic (1→3, 1→6)-β-glucans production from Bradyrhizobium japonicum MTCC120. Journal of Biotechnology. 226, 35-43 (2016).
  17. Reddy Tadi, S. R., Limaye, A. M., Sivaprakasam, S. Enhanced production of optically pure D (-) lactic acid from nutritionally rich Borassus flabellifer sugar and whey protein hydrolysate based-fermentation medium. Biotechnology and Applied Biochemistry. 64 (-), 279-289 (2017).
  18. Ganesh Kumar, C., Sahu, N., Narender Reddy, G., Prasad, R. B. N., Nagesh, N., Kamal, A. Production of melanin pigment from Pseudomonas stutzeri isolated from red seaweed Hypnea musciformis. Letters in Applied Microbiology. 57 (4), 295-302 (2013).
  19. Ren, Q., Henes, B., Fairhead, M., Thöny-Meyer, L. High level production of tyrosinase in recombinant Escherichia coli. BMC Biotechnology. 13, 13-18 (2013).
  20. Kruger, N. J. The Bradford method for protein quantitation. The Protein Protocols Handbook. Springer Protocols Handbooks. , Humana Press. (2002).
  21. Miller, G. L. Use of Dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar. Analytical Chemistry. 31 (3), 426-428 (1959).
  22. Dutta, A., Diao, Y., Jain, R., Rene, E. R., Dutta, S. Adsorption of cadmium from aqueous solution onto coffee grounds and wheat straw: Equilibrium and kinetic study. Journal of Environmental Engineering. 142 (9), 1-6 (2015).
  23. Dhillon, G. S., Brar, S. K., Verma, M., Tyagi, R. D. Recent advances in citric acid bio-production and recovery. Food and Bioprocess Technology. 4, 505-529 (2011).
  24. Roffler, S. R., Blanch, H. W., Wilke, C. R. In situ recovery of fermentation products. Trends in Biotechnology. 2 (5), 129-136 (1984).
  25. Maiti, S., et al. A re-look at the biochemical strategies to enhance butanol production. Biomass and Bioenergy. 94, 187-200 (2016).
  26. Prakash, G., Srivastava, A. K. Integrated yield and productivity enhancement strategy for biotechnological production of Azadirachtin by suspension culture of Azadirachta indica. Asia-Pacific Journal of Chemical Engineering. 6 (1), 129-137 (2011).
  27. Stark, D., von Stockar, U. In situ product removal (ISPR) in whole cell biotechnology during the last twenty years. Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology. 80, 149-175 (2003).
  28. Kaur, G., Srivastava, A. K., Chand, S. Debottlenecking product inhibition in 1,3-propanediol fermentation by In-Situ Product Recovery. Bioresource Technology. 197, 451-457 (2015).
  29. Arun, G., Eyini, M., Gunasekaran, P. Characterization and biological activities of extracellular melanin produced by Schizophyllum commune (Fries). Indian Journal of Experimental Biology. 53, 380-387 (2015).
  30. Bin, L., Wei, L., Xiaohong, C., Mei, J., Mingsheng, D. In vitro antibiofilm activity of the melanin from Auricularia auricula, an edible jelly mushroom. Annals of Microbiology. 62 (4), 1523-1530 (2012).
  31. Madhusudhan, D. N., Mazhari, B. B. Z., Dastager, S. G., Agsar, D. Production and cytotoxicity of extracellular insoluble and droplets of soluble melanin by Streptomyces lusitanus DMZ-3c. BioMed Research International. 2014, 1-11 (2014).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Видео скоро будет доступно

Похожие статьи