Adsorptiver Bioprozess verbessert Ausbeute an Melanin aus Pseudomonas stutzeri

Zusammenfassung

Hier stellen wir ein Protokoll über den adsorptiven Bioprozess zur Herstellung eines biologischen Produkts vor, insbesondere eines Pigments, das seine eigene Biosynthese hemmt und das Wachstum des Mikroorganismus, der es produziert, hemmt.

Zusammenfassung

Melanine sind natürliche Pigmente, und das Vorhandensein von Indolring und zahlreichen Funktionsgruppen macht Melanin zu einer idealen Wahl für viele Anwendungen wie UV-Schutzmittel, Hautpflege, Kosmetik usw. Ein mariner Pseudomonas stutzeri produziert Melanin ohne Zusatz von Tyrosin. Die Rückkopplungshemmung wurde durch Melanin in der Kultur eines Melanin-produzierenden Meeresbakteriums, Pseudomonas stutzeri, beobachtet. Melanin zeigte auch eine mikrobielle Wachstumshemmung. Die auf dem Han-Levenspiel-Modell basierende Analyse identifizierte eine nicht kompetitive Produkthemmung von Melanin auf das Zellwachstum. Das Tyrosinase-Enzym, das Melanin produziert, wurde durch Melanin gehemmt. Die doppelte reziproke Darstellung der enzymatischen Reaktion in Gegenwart unterschiedlicher Melaninkonzentrationen zeigte eine nicht kompetitive Produkthemmung. Es wurde ein Adsorptionsmittel-basierter adsorptiver Bioprozess entwickelt, um die Rückkopplungshemmung durch Melanin zu reduzieren. Verschiedene Adsorbentien wurden gescreent, um das beste Adsorptionsmittel für die Melaninadsorption auszuwählen. Dosierungsmenge und -zeit wurden optimiert, um den adsorptiven Bioprozess zu entwickeln, was zu einer 8,8-fachen Steigerung der Melaninproduktion durch das Meeresbakterium Pseudomonas stutzeri (153 mg/L bis 1349 mg/L) ohne Supplementierung von Tyrosin und Hefeextrakt führte.

Einleitung

Melanine sind Polyphenolverbindungen, deren monomere Einheit der Indolring ist. Melanine sind für die meisten schwarzen, braunen und grauen Färbungen von Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen verantwortlich¹. Die häufigsten Melanine sind Eumelanine, dunkelbraune oder schwarze Pigmente, die bei Wirbeltieren und Wirbellosen weit verbreitet sind². Kopffüßer, Pflanzen und Mikroben sind die Hauptquellen für Melanin³. Melanin, das aus Mikroorganismen gewonnen wird, hat mehrere Vorteile gegenüber Melanin aus Kopffüßern und Pflanzen. Sie wachsen schnell und verursachen kei....

Protokoll

1. Wachstum und Erhaltung der Kultur von Pseudomonas stutzeri .

1. Besorgen Sie sich das Bakterium Pseudomonas stutzeri vom MTCC Chandigarh (Lieferung als gefriergetrocknete Ampulle).
   1. Desinfizieren Sie die Oberfläche der Ampulle mit Alkohol (70%). Markieren Sie die Ampulle in der Nähe der Mitte des Messgeräts und brechen Sie sie an der markierten Stelle.
      HINWEIS: Beim Öffnen der Ampulle ist Vorsicht geboten, da sich der Inhalt im Vakuum befindet. Treffen Sie Vorsichtsmaßnahmen, wenn Sie die Ampulle zerbrechen, da eine Schnappöffnung den Wattestärkel zu einem Ende zieht und eine hastige Öffnung die lyophilisierte....

Ergebnisse

Abbildung 1A,B zeigt das Wachstum und die Melaninproduktion unter dem Einfluss unterschiedlicher anfänglicher Melaninkonzentrationen. Das Zellwachstum und die Melaninproduktion nahmen mit zunehmender Anfangskonzentration von Melanin deutlich ab. Bei einer anfänglichen Melaninkonzentration von 500 mg/L im Medium reduzierten sich die Biomasse und das Melanin auf fast 50 % des in der Kontrolle erzielten Maximalwerts. Bei 1000 mg/l anfänglicher Melaninkonzentration kam es zu ein.......

Diskussion

Produkthemmungen sind ein großer Engpass in der Bioprozesstechnik, der zu einer verminderten Produktivität führt. Es gibt verschiedene Methoden, um die Produkthemmung zu reduzieren, wie z. B. kontinuierliche Bioprozess- und In-situ-Produktentfernungstechniken. Diese Optionen erfordern jedoch eine vollständige Überholung der bestehenden Bioprozessanlage 23,24,25,26,27,28.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Aluminiumoxid+A15A26A3:A13A3:A16A3:A17	HiMedia	GRM1909
Aktivkohle	HiMedia	PCT1001
künstliches Meerwasser Medium	HiMedia	M1942
Bradford Reagenzienkit	HiMedia	ML106
Celite	HiMedia	GRM226
Zentrifuge	REMI	CM-8
Zentrifugenröhrchen	HiMedia	PW1207
Dinitrosalicylsäure	HiMedia	GRM1582
Erlenmeyerkolben	Borosil	4980021
Fuller's Earth	HiMedia	GRM232
Glucose		HiMedia MB037
HCl	HiMedia	AS004
L-Tyrosin	HiMedia	RM069
Microsoft Excel	Microsoft
Nanopartikel-Analysator	HORIBA Scientific	Nanopartica SZ-100
Nähr-Agar-Medium	HiMedia	M001
Petriplatte	HiMedia	PW054
Phosphatpuffer	HiMedia	M1452
Natriumhydroxid	HiMedia	MB095
Spektralphotometer	Thermofisher	Genesys 10
Rührkessel-Bioreaktor	Scigenics	Bioferm LS
TE Puffer	HiMedia	ML060
Transmissionselektronenmikroskop	JEOL	JEM-2100
Zeolith	HiMedia	GRM3834