Summary
Bamboe poeder werd voorbehandeld met NaOH en enzymatisch gehydrolyseerd. Het hydrolysaat van bamboe werd gebruikt als voedingsstof voor 2,3-butaandiol, R- acetoïne, 2-ketogluconzuur en xylonzuurproductie door Klebsiella pneumoniae .
Abstract
Bamboe is een belangrijke biomassa, en bamboehydrolysaat wordt gebruikt door Klebsiella pneumoniae als grondstof voor chemische productie. Hier werd het bamboe poeder voorbehandeld met NaOH en gewassen tot een neutrale pH. Cellulase werd toegevoegd aan het voorbehandelde bamboepoeder om het hydrolysaat, dat 30 g / L glucose en 15 g / L xylose bevatte, te vormen en werd gebruikt als de koolstofbron om een medium voor chemische productie te bereiden. Bij cultuur in microaerobe omstandigheden werd 12,7 g / L 2,3-butaandiol geproduceerd door wildtype K. pneumoniae . Bij aërobe condities werd 13,0 g / L R- acetoïne geproduceerd door de budC mutant van K. pneumoniae . Een mengsel van 25,5 g / L2-ketogluconzuur en 13,6 g / L xylonzuur werd geproduceerd door de budA- mutant van K. pneumoniae in een tweetraps, pH-gestuurde fermentatie met hoge luchtaanvulling. In de eerste gistingstadium werd de cultuur gehandhaafd bij een neutrale pH; Na celgroei, de fermentatieN ging verder naar de tweede fase, waartussen de cultuur zuur werd.
Introduction
Klebsiella pneumoniae is een bacterie die goed groeit onder zowel aërobe en anaërobe omstandigheden. K. pneumoniae is een belangrijk industriële micro-organisme die veel chemicaliën produceert. 1,3-propandiol is een waardevolle chemische stof die voornamelijk gebruikt wordt als monomeer om polytrimethylentereftalaat te synthetiseren. Polytrimethylentereftalaat is een biologisch afbreekbare polyester die betere eigenschappen vertoont dan die van 1,2-propandiol, butaandiol of ethyleenglycol 1 . 1,3-propandiol wordt geproduceerd door K. pneumoniae onder gebruikmaking van glycerol als een substraat in zuurstofbeperkte condities 2 . 2,3-butaandiol en zijn derivaten hebben toepassingen op het gebied van kunststoffen, oplosmiddelproductie en synthetische rubber en hebben het potentieel om als biobrandstof 3 te gebruiken . Met glucose als substraat is 2,3-butaandiol de belangrijkste metaboliet van de wildtype stam 4 . 2,3-butaandiol is synthesizAfkomstig uit pyruvaat. Ten eerste kondenseren twee moleculen pyruvaat om a-acetolactaat op te leveren; Deze reactie wordt gekatalyseerd door a-acetolactaatsynthase. A-acetolactaat wordt dan omgezet in acetoïne door a-acetolactaat decarboxylase. R -acetoïne kan verder worden gereduceerd tot 2,3-butaandiol wanneer gekatalyseerd door butaandioldehydrogenase. Een efficiënte genvervangingsmethode die geschikt is voor K. pneumoniae is onderzocht en veel mutanten zijn geconstrueerd 5 , 6 , 7 . Een budC mutant, die zijn 2,3-butaandiol dehydrogenase activiteit verloor, accumuleert hoge niveaus van acetoïne in cultuurbouillon. Acetoïne wordt gebruikt als additief ter verbetering van de smaak van voedsel 8 . Wanneer budA , die codeert voor a-acetolactaatdecarboxylase, gemuteerd wordt, komt 2-ketogluconzuur op in de bouillon. 2-ketogluconzuur wordt gebruikt voor de synthese van erythorbinezuur (isoascorbinezuur), Een antioxidant gebruikt in de voedingsindustrie 9 . 2-ketogluconzuur is een tussenproduct van de glucose oxidatie pathway; In deze route, gelegen in de periplasmatische ruimte, wordt glucose geoxideerd naar gluconzuur en vervolgens verder geoxideerd naar 2-ketogluconzuur. Gluconzuur en 2-ketogluconzuur geproduceerd in de periplasma kunnen naar de cytoplasma worden vervoerd voor verdere metabolisme. De accumulatie van 2-ketogluconzuur is afhankelijk van zure omstandigheden, en hogere luchttoevoeging bevordert 2-ketogluconzuurproductie 10 . Gluconaat dehydrogenase, gecodeerd door gad , Katalyseert de omzetting van gluconzuur aan 2-ketolguconzuur. De gad mutant van K. pneumoniae produceerde hoge niveaus gluconzuur in plaats van 2-ketogluconzuur, en dit proces is ook afhankelijk van zure omstandigheden. Gluconzuur is een bulk organisch zuur en wordt gebruikt als additief om de eigenschappen van cement 1 te verhogen1. Glucoseoxidatie naar gluconzuur wordt gekatalyseerd door glucose dehydrogenase. Xylose is ook een geschikt substraat van glucose dehydrogenase. Wanneer xylose als substraat wordt gebruikt, produceert K. pneumoniae xylonzuur 12 .
Chemische productie met behulp van biomassa als grondstof is een heet onderwerp in de biotechnologie 13 . De belangrijkste componenten van biomassa zijn cellulose, hemicellulose en lignine. Deze macromoleculaire verbindingen kunnen echter niet direct door de meeste micro-organismen (waaronder K. pneumoniae ) worden gecategoriseerd . Cellulose en hemicellulosen in de biomassa moeten gehydrolyseerd worden naar glucose en xylose en kunnen dan door micro-organismen worden gebruikt. De aanwezigheid van lignine in lignocellulosen creëert een beschermende barrière die biomassa hydrolyzering door enzymen voorkomt. Zo wordt een voorbehandelingsproces dat lignine en hemicellulosen verwijdert en de kristalliniteit van cellulose vermindert, altijd uitgevoerd tijdens het gebruik van biomassa door microorganisms. Er zijn veel voorbehandelingsmethoden ontwikkeld: zuur-, alkaline-, ammoniak- en stoomvoorbehandelingen zijn gebruikelijk.
Bamboe is overvloedig in tropische en subtropische gebieden en is een belangrijke biomassa-bron. Hier worden de bereiding van bamboehydrolysaat en chemische productie met behulp van bamboehydrolysaat gepresenteerd
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Bereiding van bamboehydrolysaat
- Voeg 5 g bamboe poeder toe aan 40 ml van een NaOH oplossing om een uiteindelijke concentratie van 10% (g / g) in een 250 ml fles te bereiken. Gebruik een reeks NaOH oplossingen variërend van 0,05 M tot 0,50 M in stappen van 0,05 M.
- Incubeer het mengsel gedurende 60 minuten bij 60 ° C of 100 ° C in een waterbad. Incubeer bij 121 ° C in een autoclaaf.
- Na incubatie laat het mengsel 4 uur bij kamertemperatuur staan. Verwijder dan de supernatant. Voeg 100 ml zoet water toe en meng.
- Herhaal deze was 5-6 keer, tot de pH van het supernatant 6,8 bereikt. Gebruik de verkregen vaste stof voor de volgende stap van enzymatische hydrolyse.
- Voor hydrolyse past 50 ml van het bovenstaande mengsel op op pH 5,0 met 98% H2S04. Voeg dan 0,5 ml 200 filterpapieractiviteit (FPU) / ml cellulase toe.
OPMERKING: De uiteindelijke verhouding van cellulase naar bamboe shOuld 20 FPU per 1 g bamboe. - Incubeer het mengsel gedurende 36 uur bij 50 ° C in een shaker.
OPMERKING: Na hydrolyse blijft er een beetje vast in het mengsel. - Verkrijg een duidelijk hydrolysaat door centrifugeren bij 7,690 xg gedurende 5 minuten.
- Kwantificeer de glucose-, xylose- en andere chemicaliën met een hogedruk vloeistofchromatografesysteem uitgerust met een brekingsindex detector en een fotodiode array detector. Gebruik een HPX-87H-kolom (300 mm x 7,8 mm) en een mobiele fase van 5 mM H2SO4-oplossing bij een debiet van 0,8 ml / min 12 .
- Voor een groot volume hydrolysaatbereiding meng 2 kg bamboepoeder en 18 L van 0,25 M NaOH in een 30-L roestvrijstalen tank.
- Incubeer de tank bij 121 ° C in een autoclaaf gedurende 60 minuten. Na incubatie, was het mengsel met 40 liter water in een 60 liter plastic tank. Herhaal deze was 5 keer.
- Gebruik water om het totale gewassen bamboe aan te passen aan een volume van 20 L.Pas de pH van het mengsel op op 5,0 met 98% H2S04.
- Enzymatisch hydrolyseer het mengsel in een gemodificeerd schudwaterbad, uitgerust met een mechanische roerder om ervoor te zorgen dat het mengsel goed verdeeld is. Voeg 200 ml 200 FPU / ml cellulase toe en incubeer het mengsel gedurende 36 uur bij 50 ° C.
- Na hydrolyse centrifugeer het mengsel bij 4,700 xg gedurende 10 minuten.
2,3-Butandiol Productie door Wildtype K. pneumoniae
- Gebruik 3 liter bamboehydrolysaat als oplosmiddel voor middelgrote bereiding.
- Bereid een fermentatiemedium dat 4 g / l maïs steilvloeistof bevat, 2 g / L (NH 4 ) 2 SO 4 , 6 g / LK 2 HPO 4 , 3 g / L KH 2 PO 4 en 0,2 g / L MgS04. Pas de pH van het medium aan op neutraal met 2,5 M NaOH. Gebruik een 5-L bioreactor die 3 liter autoclaaf fermentatiemedium bevat voor fermentatie.
- Gebruik K. pneumoniaeCellen opgeslagen in een koelkast met een temperatuur van -80 ° C.
- Voor de zaadkweek incuberen een 250 ml fles die 50 ml Luria-Bertani (LB) medium overnacht bij 37 ° C bevat, onder schudden bij 200 rpm. Gebruik LB-medium dat 10 g / l trypton, 5 g / l gist extract en 10 g / L NaCl bevat.
OPMERKING: De celdichtheid van de zaadkweek moet OD 2 bereiken (optische dichtheid bij 600 nm). - Eén flesje van 50 ml van de zaadkweek in de bioreactor inoculeer. Houd de cultuur bij pH 6,0 en 37 ° C. Gebruik een luchtaanvullingssnelheid van 2 L / min en een agitatietempo van 250 rpm, wat een microaerobe conditie creëert.
- Verzamel 5 ml monsters elke 2 uur tijdens de fermentatie en analyseer ze met hogedrukvloeistofchromatografie om de chemische concentraties in de bouillon 4 te bepalen .
- Controleer de alkali die bij de bioreactor online is toegevoegd met MFCS / DA.
OPMERKING: Organische zuren worden geproduceerd in het fermentatieproces, aNaOH wordt toegevoegd om de kweek pH stabiel te houden. Het volume van toegevoegde alkali vertegenwoordigt de hoeveelheid geproduceerd zuur. Wanneer de alkali-toegevoegde lijnplaataus, is het proces afgewerkt, hetzij door de uitstoot van koolstofbron of de cel dood.
- Controleer de alkali die bij de bioreactor online is toegevoegd met MFCS / DA.
3. R -acetoïne Productie door de budC Mutant van K. pneumoniae
- Bereid een medium voor acetoïneproductie op met 4 g / l maïs steilvloeistof, 2 g / L (NH4) 2S04, 3 g / L natriumacetaat, 0,4 g / L KCl en 0,1 g / L MgS04.
- Gebruik K. pneumoniae-ΔbudC voor de productie van R- acetoïne. Herhaal stappen 2.4-2.5.
OPMERKING: budC codeert 2,3-butaandioldehydrogenase. K. pneumoniae-ΔbudC verliest de 2,3-butaandiol dehydrogenase activiteit en produceert R- acetoïne in plaats van 2,3-butaandiol. - Houd de cultuur bij pH 6,0 en 37 ° C. Gebruik een luchtaanvullingssnelheid van 4 L / min en een agitatioN snelheid van 450 rpm, een aërobe conditie.
OPMERKING: De zuurstofaanvulling is hoger dan die van 2,3-butandiolproductie. - Analyseer de monsters zoals in stap 2.6.
4. 2-Ketogluconzuurproductie door de BudA Mutant van K. Pneumoniae
- Gebruik voor 2-ketogluconzuurproductie hetzelfde medium als voor de productie van R- acetoïne.
- Gebruik K. pneumoniae-ΔbudA voor 2-ketogluconzuurproductie. Herhaal stappen 2.4-2.5.
OPMERKING: BudA codeert voor a-acetolactaat decarboxylase. K. pneumoniae-ΔbudA verliest de a-acetolactaat-decarboxylase-activiteit en produceert 2-ketogluconzuur, met behulp van glucose als een substraat.
OPMERKING: 2-ketogluconzuursynthese is een zure conditie-afhankelijke werkwijze. Er is een tweetrapsfermentatie ontwikkeld voor 2-ketogluconzuurproductie 10 ; In de eerste fase wordt de zaadkweek in de bioreactor ingeënt. - Analyseer de monsters zoals in stap 2.6. Gebruik van het hydrolysaat van bamboe als de koolstofbron.
OPMERKING: De glucose in het medium wordt omgezet in 2-ketogluconzuur, en de xylose wordt omgezet in xylonzuur. Zo wordt een mengsel van 2-ketogluconzuur en xylzuur verkregen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
In dit protocol werd het bamboe voorbehandeld met behulp van alkali. De optimale incubatieparameters - een temperatuur van 121 ° C en 0,25 M NaOH - werden bepaald in Figuren 1 en 2 . Het voorbehandelde bamboe werd enzymatisch gehydrolyseerd en de glucose- en xyloseconcentraties verkregen in het hydrolysaat werden gemeten. Hogere temperaturen bevoorde zich suikerproductie, dus 121 ° C werd gekozen als de optimale temperatuur. De glucose en xylose geproduceerd in het hydrolysaat verhoogden met NaOH concentratie in het bereik van 0,05-0,25 M. Verdere toenames in de NaOH concentratie hadden geen positief effect op de suikerproductie. Zo werd NaOH bij 0,25 M geselecteerd als de optimale concentratie.
Figuur 1: Het effect van de voorbehandelingstemperatuur op glucose en xylose conCentratie in bamboe hydrolysaat. Rode kolom: glucose; Blauwe kolom: xylose. Hogere temperaturen bevoordeel suikerproductie, en 121 ° C werd geselecteerd voor het grote volume hydrolysaatbereiding. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 2: Het effect van de NaOH concentratie die tijdens de voorbehandeling wordt toegepast op glucose en xylose concentratie in het bamboe hydrolysaat. Rode lijn: glucose; Blauwe lijn: xylose. De glucose en xylose geproduceerd in het hydrolysaat verhoogden met een NaOH-concentratie in het bereik van 0,05-0,50 M en 0,25 M werd geselecteerd voor het hydrolyzaatbereiding met grote hoeveelheden. Klik dan op hijWeer een grotere versie van deze figuur te zien.
Ongeveer 20 g / L glucose en 10 g / L xylose werden tijdens het hydrolysaat in de enzymatische hydrolyse van de fles geproduceerd; 30 g / L glucose en 15 g / L xylose werden verkregen uit het hydro-volume-preparaat met grote hoeveelheden. Dit komt doordat de bereiding met grote hoeveelheden werd uitgevoerd in een open waterbadschudder, en wat water verdampt in het proces, wat leidt tot de concentratie van het hydrolysaat. De glucose en xylose in het bamboe hydrolysaat werden gebruikt door K. pneumoniae als de koolstofbronnen voor chemische productie. Andere verbindingen in het hydrolysaat waren: cellobiose (1,4 g / L), arabinose (8,9 g / L), azijnzuur (1,9 g / L) en mierenzuur (0,2 g / L).
2,3-butaandiol werd geproduceerd door K. pneumoniae in microaerobe omstandigheden ( Figuur 3 ). Het proces werd verdeeld in twee perioden. In de fEerst werd glucose gebruikt door de cellen om 7,6 g / L 2,3-butandiol te produceren, terwijl het xylose-niveau in de bouillon ongewijzigd bleef. De glucose was om 8 uur uitgeput, en deze keer markeerde de verschuiving naar de volgende periode. In de tweede periode werd de xylose in de bouillon gebruikt door de cellen en werd nog eens 5,1 g / L 2,3-butaandiol geproduceerd. De productie van 2,3-butaandiol was langzamer in de tweede periode. Aan het einde van het proces werden in totaal 12,7 g / L 2,3-butandiol geproduceerd. Bijproducten van dit proces waren melkzuur, azijnzuur en ethanol. Melkzuur en ethanol werden voornamelijk gesynthetiseerd in de eerste periode (wanneer glucose als koolstofbron werd gebruikt) en azijnzuur werd voortdurend gesynthetiseerd.
Figuur 3: 2,3-butaandiolproductie onder gebruikmaking van bamboehydrolysaat als voedingsstof. Rode lijn: glucose; Blauwe lijn: xylose; maGenta lijn: 2,3-butaandiol; Oranje lijn: melkzuur; Zwarte lijn: azijnzuur; Groene lijn: ethanol. De glucose en xylose in het hydrolysaat werden beide gebruikt voor 2,3-butandiolsynthese, maar eerst werd glucose gebruikt, gevolgd door xylose. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
R- acetoïne werd geproduceerd door de budC mutant van K. pneumoniae onder aërobe omstandigheden ( Figuur 4 ). Zoals bij 2,3-butaandiolproductie door de wildtypestam, werden glucose en vervolgens xylose in volgorde gebruikt door K. pneumoniae-ΔbudC . Xylose was om 16 uur uitgeput en het verbruik was sneller dan bij 2,3-butaandiolproductie door de wildtype. De productie van R- acetoïne was 13 g / l aan het eind van het proces en de bijproducten waren 2,3-butaandiol, azijnzuur en eThanol.
Figuur 4: R -acetoïne productie door gebruik te maken van bamboe hydrolysaat als de grondstof. Rode lijn: glucose; Blauwe lijn: xylose; Violette lijn: acetoïne; Magenta lijn: 2,3-butaandiol; Zwarte lijn: azijnzuur; Groene lijn: ethanol. De glucose en xylose in het hydrolysaat werden beide gebruikt voor R- acetoïne synthese, en hun gebruik was in volgorde. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
2-ketogluconzuur en xylonzuur werden geproduceerd door de budA mutant van K. pneumoniae ( Figuur 5 ). Dit proces vereiste een hoge lucht aanvulling. De glucose in het medium werd eerst omgezet in gluconIjszuur, dat in de bouillon opgebouwd is. Het gluconzuur bereikte een maximale hoeveelheid van 15 g / L bij 8 uur cultuur en daarna verminderde de concentratie ervan. Geen 2-ketogluconzuur werd tot 6 uur in de kweek geproduceerd. Het werd vervolgens met een hoge snelheid gesynthetiseerd en 25 g / L2-ketogluconzuur werd aan het eind van het proces geproduceerd. De xylose in het medium werd omgezet in xylonzuur; Deze reactie begon later dan de glucose omzetting naar gluconzuur. Sommige azijnzuur werd tijdens het proces als bijproduct geproduceerd.
Figuur 5: 2-ketogluconzuur- en xylonzuurproductie onder gebruikmaking van bamboehydrolysaat als voedingsstof. Rode lijn: glucose; Oranje lijn: gluconzuur; Magenta lijn: 2-ketogluconzuur; Blauwe lijn: xylose; Zwarte lijn: azijnzuur; Groene lijn: ethanol. De glucose in het hydrolysaat werd omgezet in gluconzuurEn werd verder omgezet in 2-ketogluconzuur. De xylose in het hydrolysaat werd omgezet naar xylonzuur. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
K. pneumoniae behoort tot het geslacht Klebsiella in de familie Enterobacteriaceae . K. pneumoniae wordt wijd verspreid in natuurlijke omgevingen zoals bodem, vegetatie en water 14 . De wildtype K. pneumoniae stam gebruikt in dit onderzoek werd geïsoleerd uit de bodem en wordt gebruikt voor 1,3-propandiolproductie 15 . K. pneumoniae en mutanten van deze soort produceren veel chemicaliën onder verschillende omstandigheden.
Cultuur pH en luchtvoeding zijn belangrijke factoren die de chemische productie beïnvloeden door K. pneumoniae . Wildtype K. pneumoniae produceert 2,3-butaandiol als de belangrijkste cataboliet bij pH 6. Echter, 2-ketogluconzuur verandert in de hoofd cataboliet wanneer gekweekt bij pH 5 of lager 9 . Het verhogen van de luchtaanvulling vermindert 2,3-butaandiolsynthese, terwijl R -acetoïne synthese is verbeterd 8 et al. 16 , dat in het laboratorium gemakkelijk uit te voeren is, vooral op de liter-schaal.
Hogere voorbehandelingstemperaturen bevorderen de suikerproductie tijdens enzymatische hydrolyse. Behandeling bij ≤ 100 ° C werd uitgevoerd in een waterbad en bij 121 ° C in een autoclaaf. Deze twee delen van de apparatuur zijn gebruikelijk in laboratoria, en in elke partij werden verscheidene liter vloeistof verwerkt. Hogere temperaturen vereisen hoge druk reactoren. Bijvoorbeeld, ons laboratorium heeft 50-mL en 1-L hoge druk reactoren, maar de volumes van deze reactoren beperken hun gebruik tijdens biomassa voorbehandelingen.
Het in dit onderzoek getoonde bamboehydrolysaatpreparaat was makkelijk in flessen uitgevoerd. Echter, bij grote volumes werden soms lagere niveaus van glucose en xylose verkregen. Het hydrolyse mengsel moet goed verdeeld zijn. Neerslag van de biomassa zou leiden tot lagere hydrolyse.
In tegenstelling tot zuivere glucose en xylose wordt biomassa hydrolysaat besmet door veel giftige chemicaliën die de groei van micro-organismen kunnen remmen. Er zijn veel methoden ontwikkeld om dergelijke remmers te verwijderen, maar ze voegen zich bij aan het verwerken van kosten en hebben de neiging om de suikeropbrengsten te verminderen 17 . In dit onderzoek werd geen speciaal werk gedaan om remmers te verwijderen. Met gebruikmaking van het bamboehydrolysaat dat in dit werk als grondstof werd gegenereerd, waren de productiviteit (0,95 g / Lh) en de omzettingsverhouding (0,25 g / g) glucose tot 2,3-butandiol tijdens de eerste fase, wanneer glucose werd verbruikt, lager Dan wanneer gezuiverde glucose als de koolstofbron werd gebruikt, eerder vermeld (respectievelijk 1,4 g / lh en 0,3 g / g) 4 . De productiviteit van 2,3-butaanIol tijdens de tweede fase, toen xylose werd verbruikt, was langzamer dan in de eerste fase. De omzettingsratio van xylose tot 2,3-butaandiol bereikte echter 0,34 g / g, die hoger was dan wanneer gezuiverde glucose werd gebruikt als de koolstofbron 4 . De productie van R- acetoïne door gebruik te maken van het bamboehydrolysaat als grondstof had productiviteits- en substraatomzettingsverhoudingen van respectievelijk 0,92 g / Lh en 0,29 g / g. Beide deze verhoudingen waren lager dan wanneer gezuiverde glucose als substraat (respectievelijk 1,7 g / lh en 0,34 g / g) 8 werd gebruikt . De productiviteit en de omzettingsverhouding van 2-ketogluconzuur in deze studie waren respectievelijk 2,3 g / Lh en 0,91 g / g, lager dan wanneer gezuiverde glucose werd gebruikt als de koolstofbron (respectievelijk 4,2 g / lh en 1 g / g ) 10 .
Xylose is de tweede meest voorkomende suiker in de natuur na glucose. In tegenstelling tot glucose wordt xylose niet gemakkelijk gebruikt door de meeste micro-organismen. In deze studY, xylose werd volledig verbruikt door K. pneumoniae voor chemische productie. 2,3-butaandiol, R -acetoïne, 2-ketogluconzuur en xylonzuur zijn allemaal waardevolle chemicaliën, en hun productieprocessen variëren van microaerobe naar zeer aërobe omstandigheden. De resultaten van de fermentatie geven aan dat suikers in bamboehydrolysaat geschikte koolstofbronnen zijn voor K. pneumoniae- groei en chemische productie onder verschillende omstandigheden.
Het gebruik van biomassa hydrolysaat als grondstof is een veelbelovende methode voor chemische productie. Er zijn echter nog steeds veel tekortkomingen die moeten worden overwonnen, zoals de grote hoeveelheid water die nodig is om de voorbehandelde biomassa te wassen en de lange tijd die nodig is voor enzymhydrolyse.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs hebben niets te onthullen.
Acknowledgments
Dit werk werd ondersteund door de National Natural Science Foundation of China (subsidie 21576279, 20906076) en het KRIBB Research Initiative Programme (KGM2211531).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| autoclave | SANYO | 3780 | |
| bioreactor | Sartorius stedim biotech | Bostat Aplus | |
| agitator | IKA | RW 20 | |
| water bath shaker | Zhicheng | ZWY-110X50 | |
| high performance liquid chromatograph system | Shimadzu Corp | 20AVP | |
| centrifuge | Hitachi | CR22G III | |
| Bamboo powder | purchased from Zhejiang Province, China | mesh number, 50 | |
| cellulase | Youtell Biochemical, Shandong, China | 200 PFU/mL |
References
- Zeng, A. P., Biebl, H. Bulk chemicals from biotechnology: the case of 1, 3-propanediol production and the new trends. Adv Biochem Eng Biotechnol. 74, 239-259 (2002).
- Wei, D., Wang, M., Jiang, B., Shi, J., Hao, J. Role of dihydroxyacetone kinases I and II in the dha regulon of Klebsiella pneumoniae. J Biotechnol. 177, 13-19 (2014).
- Celińska, E., Grajek, W. Biotechnological production of 2,3-butanediol-current state and prospects. Biotechnol Adv. 27 (6), 715-725 (2009).
- Chen, C., Wei, D., Shi, J., Wang, M., Hao, J. Mechanism of 2, 3-butanediol stereoisomer formation in Klebsiella pneumoniae. Appl Microbiol Biotechnol. 98 (10), 4603-4613 (2014).
- Wei, D., Wang, M., Shi, J., Hao, J. Red recombinase assisted gene replacement in Klebsiella pneumoniae. J Ind Microbiol Biotechnol. 39 (8), 1219-1226 (2012).
- Wei, D., Sun, J., Shi, J., Liu, P., Hao, J. New strategy to improve efficiency for gene replacement in Klebsiella pneumoniae. J Ind Microbiol Biotechnol. 40 (5), 523-527 (2013).
- Chen, C., et al. Inhibition of RecBCD in Klebsiella pneumoniae by Gam and its effect on the efficiency of gene replacement. J Basic Microbiol. 56 (2), 120-126 (2016).
- Wang, D., et al. R-acetoin accumulation and dissimilation in Klebsiella pneumoniae. J Ind Microbiol Biotechnol. 42 (8), 1105-1115 (2015).
- Wei, D., Xu, J., Sun, J., Shi, J., Hao, J. 2-Ketogluconic acid production by Klebsiella pneumoniae CGMCC 1.6366. J Ind Microbiol Biotechnol. 40 (6), 561-570 (2013).
- Sun, Y., et al. Two-stage fermentation for 2-ketogluconic acid production by Klebsiella pneumoniae. J Microbiol Biotechnol. 24 (6), 781-787 (2014).
- Wang, D., et al. Gluconic acid production by gad mutant of Klebsiella pneumoniae. World J Microbiol Biotechnol. 32 (8), 1-11 (2016).
- Wang, C., et al. Production of xylonic acid by Klebsiella pneumoniae. Appl Microbiol Biotechnol. 100 (23), 10055-10063 (2016).
- Kumar, P., Barrett, D. M., Delwiche, M. J., Stroeve, P. Methods for pretreatment of lignocellulosic biomass for efficient hydrolysis and biofuel production. Ind Eng Chem Res. 48 (8), 3713-3729 (2009).
- Brisse, S., Grimont, F., Grimont, P. A. The genus Klebsiella. The Prokaryotes. , Springer. 159-196 (2006).
- Hao, J., Lin, R., Zheng, Z., Liu, H., Liu, D. Isolation and characterization of microorganisms able to produce 1, 3-propanediol under aerobic conditions. World J Microbiol Biotechnol. 24 (9), 1731-1740 (2008).
- Hong, E., et al. Optimization of alkaline pretreatment on corn stover for enhanced production of 1.3-propanediol and 2, 3-butanediol by Klebsiella pneumoniae AJ4. Biomass Bioenerg. 77, 177-185 (2015).
- Pienkos, P. T., Zhang, M. Role of pretreatment and conditioning processes on toxicity of lignocellulosic biomass hydrolysates. Cellulose. 16 (4), 743-762 (2009).
