Name: production of chemicals by klebsiella pneumoniae using bamboo hydrolysate as feedstock
Uploaded: 2017-06-29T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 24 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Production of Chemicals by Klebsiella pneumoniae Using Bamboo Hydrolysate as Feedstock at JoVE.com

Bu çalışma Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (Grant No 21576279, 20906076) ve KRIBB Araştırma Girişimi Programı (KGM2211531) tarafından desteklenmiştir.

1. Bambu Hidrolizatının Hazırlanması <ol><li> 250 mL&#39;lik bir balon içinde% 10&#39;luk (g / g) nihai konsantrasyon elde etmek için 40 ml NaOH çözeltisine 5 gr bambu tozu ilave edin. 0.05 M&#39;lik artışlarla 0.05 M ila 0.50 M aralığında değişen bir dizi NaOH çözeltisi kullanın. <ol><li> Karışımı, 60 ° C&#39;de 60 dakika veya bir su banyosu içinde 100 ° C&#39;de inkübe edin. Otoklavda 121 ° C&#39;de inkübe edin. </li></ol></li><li> Kuluçka işleminden sonra, karışım oda sıcaklığında 4 saat bekletilir. Daha sonra süpernatanı çıkarın. 100 mL taze su ilave edin ve karıştırın. <ol><li> Süpernatanın pH değeri 6.8 olana kadar bu işlemi 5-6 kez tekrarlayın. Elde edilen katıyı, enzimatik hidrolizin bir sonraki basamağı için kullanın. </li></ol></li><li> Hidroliz için yukarıdaki karışımın 50 mL&#39;sini pH 5.0&#39;a% 98 H204 kullanarak ayarlayın. Ardından 0.5 mL 200 filtre kağıdı aktivitesi (FPU) / mL selülaz ekleyin. NOT: Selülazın bambuya nihai oranıOuld, 1 gr bambu başına 20 FPU olmalıdır. </li><li> Karışımı 50 ° C&#39;de bir çalkalayıcıda 36 saat inkübe edin. NOT: Hidrolizden sonra karışımda bir miktar katı kalacaktır. </li><li> 7,690 xg&#39;de 5 dakika santrifüj ederek açık bir hidrolizat elde edin. </li><li> Glikoz, ksiloz ve diğer kimyasalları bir kırma indisi detektörü ve bir fotodiyot dizi detektörü ile donatılmış bir yüksek basınçlı sıvı kromatograf sistemiyle ölçün. Bir HPX-87H sütununu (300 mm x 7.8 mm) ve 0.8 mL / dk&#39;lık bir akış hızında 5 mM H2SO4 çözeltisinin mobil fazı kullanın. </li><li> Büyük miktarda hidrolizat preparatı için 2 kg bambu tozu ve 18 L 0.25 M NaOH&#39;yi 30 L&#39;lik paslanmaz çelik bir depoda karıştırın. <ol><li> Depoyu 121 ° C&#39;de bir otoklav içinde 60 dakika inkübe edin. Kuluçkadan sonra, karışım 60 L&#39;lik plastik bir depoda 40 L su ile yıkanır. Bu yıkamayı 5 kez tekrarlayın. </li><li> Toplam yıkanmış bamboyu 20 L hacmine ayarlamak için su kullanın.% 98 H204 kullanarak karışımın pH değerini 5.0&#39;a ayarlayın. </li><li> Karışımı iyi dağıtılmasını sağlamak için mekanik bir karıştırıcı ile teçhiz edilmiş modifiye sallama suyu banyosunda karışımı enzimatik olarak hidrolize edin. 200 mL 200 FPU / mL selülaz ekleyin ve karışımı 50 ° C&#39;de 36 saat inkübe edin. </li><li> Hidrolizden sonra, karışımı 10 dakika boyunca 4.700 xg&#39;de santrifüjleyin. </li></ol></li></ol> 2. Wildtype K. pneumoniae ile 2,3-Butandiol Üretimi <ol><li> Orta hazırlık için çözücü olarak 3 L bambu hidrolizat kullanın. </li><li> 4 g / L mısır dik likörü, 2 g / L (NH4) 2S04, 6 g / LK2 HPO4, 3 g / L KH2PO4 ve 0.2 g / L MgS04 içeren bir fermantasyon ortamı hazırlayın. 2.5 M NaOH kullanarak ortamın pH değerini nötr yapın. Fermantasyon için 3 L otoklava fermantasyon ortamı içeren 5 L&#39;lik bir biyoreaktör kullanın. </li><li> K. pneumoniae&#39;yi kullanın-80 ° C düşük sıcaklıkta buzdolabında saklanan hücreler. </li><li> Tohum kültürü için, 200 rpm&#39;de çalkalayarak, gece boyunca 37 ° C&#39;de 50 mL Luria-Bertani (LB) ortamı içeren 250 mL&#39;lik bir şişeyi inkübe edin. 10 g / L tripton, 5 g / L maya özütü ve 10 g / L NaCl içeren LB ortamı kullanın. NOT: Tohum kültürünün hücre yoğunluğu OD2&#39;ye (600 nm&#39;de optik yoğunluk) ulaşmalıdır. </li><li> Biyoreaktörde tohum kültürünün 50 mL&#39;lik bir şişesini aşılayın. Kültürü pH 6.0 ve 37 ° C&#39;de muhafaza edin. Mikroerobik bir durum oluşturan hava takviye hızı 2 L / dk ve çalkalama hızı 250 dev / dak. Kullanın. </li><li> Fermantasyon sırasında her 2 saatte bir 5 mL numuneler toplayın ve et suyu 4&#39;ündeki kimyasal konsantrasyonları belirlemek için yüksek basınçlı sıvı kromatografisiyle analiz edin. <ol><li> MFCS / DA kullanarak biyoreaktöre eklenen alkali&#39;yi izleyin. NOT: Organik asitler fermantasyon prosesinde,NaOH, kültür pH&#39;sını sabit tutmak için eklenir. Eklenen alkali hacmi, üretilen asit miktarını temsil eder. Alkali eklenen hattın plato seviyesine ulaşmasıyla, karbon kaynağı tükenmesi veya hücre ölümü yüzünden süreç sona erer. </li></ol></li></ol> 3. K. pneumoniae&#39;nin budC Mutant tarafından R- asetoin üretimi. <ol><li> 4 g / L mısır dik likörü, 2 g / L (NH4) 2 SO4, 3 g / L sodyum asetat, 0.4 g / L KCI ve 0.1 g / L MgS04 içeren asetoin üretimi için bir ortam hazırlayın. </li><li> R- asetoin üretimi için K. pneumoniae-ΔbudC kullanın. 2.4-2.5. Adımları tekrarlayın. NOT: budC 2,3-bütandiol dehidrojenaz kodlar. K. pneumoniae-ΔbudC 2,3-bütandiol dehidrogenaz aktivitesini kaybeder ve 2,3-bütandiol yerine R- asetoin üretir. </li><li> Kültürü pH 6.0 ve 37 ° C&#39;de muhafaza edin. Hava takviye oranı 4 L / dk ve bir agitatio kullanın450 rpm orana, aerobik bir durum. NOT: Oksijen takviyesi, 2,3-butandiol üretiminden daha yüksektir. </li><li> Örnekleri 2.6. Adımdaki gibi deneyin. </li></ol> 4. K. pneumoniae&#39;nin budA Mutant tarafından 2-Ketoglukonik Asit Üretimi <ol><li> 2-ketoglukonik asit üretimi için, R- asetoin üretimiyle aynı ortamı kullanın. </li><li> 2-ketoglukonik asit üretimi için K. pneumoniae-ΔbudA kullanın. 2.4-2.5. Adımları tekrarlayın. NOT: budA, α-asetolaktat dekarboksilaz kodlar. K. pneumoniae-ΔbudA α-asetolaktat dekarboksilaz aktivitesini kaybeder ve bir substrat olarak glikoz kullanarak 2-ketoglukonik asit üretir. NOT: 2-ketoglukonik asit sentezi asidik koşullara bağlı bir prosestir. 2-ketoglukonik asit üretimi için iki aşamalı fermantasyon geliştirilmiştir 10 ; İlk aşamada, tohum kültürü biyoreaktöre inoküle edilir. </li><lI&gt; Kültürü pH 7.0 ve 37 ° C&#39;de muhafaza edin. Hava takviye oranı 4 L / dk ve çalkalama hızı 500 rpm kullanın. NOT: Bu koşullardaki hücreler çok hızlı büyür (hücre yoğunluğu yaklaşık 4 saat içinde OD 7&#39;ye ulaşır). Ardından fermantasyon, kültür pH&#39;sının 5.0&#39;a düştüğü ikinci aşamaya doğru ilerlemektedir. Asit eklenmez; Kültürde üretilen organik asitler doğal olarak pH düşüşüne neden olurlar. Bu asidik koşullarda, hücre büyümesi durur, ancak 2-ketoglukonik asit sentezlenir ve suda birikir. </li><li> Örnekleri 2.6. Adımdaki gibi deneyin. Bambu hidrolizatını karbon kaynağı olarak kullanmak. NOT: Ortamdaki glikoz, 2-ketoglukonik asite dönüştürülür ve ksiloz, ksilonik asit haline dönüştürülür. Böylece, 2-ketoglukonik asit ve ksilonik asitten oluşan bir karışım elde edilir. </li></ol>

<ol>
	<li>Zeng, A. P., Biebl, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bulk+chemicals+from+biotechnology:+the+case+of+1,+3-propanediol+production+and+the+new+trends.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+dihydroxyacetone+kinases+I+and+II+in+the+dha+regulon+of+Klebsiella+pneumoniae.">Role of dihydroxyacetone kinases I and II in the dha regulon of Klebsiella pneumoniae.</a> J Biotechnol. 177, 13-19 (2014).</li><li>Celi&#324;ska, E., Grajek, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biotechnological+production+of+2,3-butanediol-current+state+and+prospects.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanism+of+2,+3-butanediol+stereoisomer+formation+in+Klebsiella+pneumoniae.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Red+recombinase+assisted+gene+replacement+in+Klebsiella+pneumoniae.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+strategy+to+improve+efficiency+for+gene+replacement+in+Klebsiella+pneumoniae.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inhibition+of+RecBCD+in+Klebsiella+pneumoniae+by+Gam+and+its+effect+on+the+efficiency+of+gene+replacement.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=R-acetoin+accumulation+and+dissimilation+in+Klebsiella+pneumoniae.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=2-Ketogluconic+acid+production+by+Klebsiella+pneumoniae+CGMCC+1.6366.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-stage+fermentation+for+2-ketogluconic+acid+production+by+Klebsiella+pneumoniae.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gluconic+acid+production+by+gad+mutant+of+Klebsiella+pneumoniae.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production+of+xylonic+acid+by+Klebsiella+pneumoniae.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+for+pretreatment+of+lignocellulosic+biomass+for+efficient+hydrolysis+and+biofuel+production.">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. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+genus+Klebsiella.">The genus Klebsiella.</a> The Prokaryotes. , 159-196 (2006).</li><li>Hao, J., Lin, R., Zheng, Z., Liu, H., Liu, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+and+characterization+of+microorganisms+able+to+produce+1,+3-propanediol+under+aerobic+conditions.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+alkaline+pretreatment+on+corn+stover+for+enhanced+production+of+1.3-propanediol+and+2,+3-butanediol+by+Klebsiella+pneumoniae+AJ4.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+pretreatment+and+conditioning+processes+on+toxicity+of+lignocellulosic+biomass+hydrolysates.">Role of pretreatment and conditioning processes on toxicity of lignocellulosic biomass hydrolysates.</a> Cellulose. 16 (4), 743-762 (2009).</li></ol>

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

K. pneumoniae , Enterobacteriaceae familyasında Klebsiella cinsine aittir. K. pneumoniae , toprak, bitki örtüsü ve su gibi doğal ortamlarda yaygın olarak bulunur 14 . Bu araştırmada kullanılan vahşi K. pneumoniae suşu topraktan izole edilmiş ve 1,3-propandiol üretimi için kullanılmıştır. K. pneumoniae ve bu türün mutantları, farklı koşullar altında birçok kimyasal üretir. Kültür pH ve hava takviyesi K. pneumoniae&#39;nin kimyasal üretimini etkileyen kilit faktörlerdir. Wildtype K. pneumoniae , pH 6&#39;da ana katabolit olarak 2,3-bütandiol üretir. Ancak, 2-ketoglukonik asit, pH 5 veya daha düşük 9&#39;da kültürlendiğinde ana katabolite dönüşür. Hava desteğini artırmak 2,3-bütandiol sentezini azaltırken R- asetoin sentezi geliştirilir 8 </s&gt; Yukarı. Hücre kültürü için flask yerine, dengeli bir kültür pH&#39;si ve hassas hava desteğini kolaylaştıran biyoreaktörler kullanılır. Dolayısıyla, litre ortam gereklidir. Bu araştırmada kullanılan ön-muamele yöntemi Hong et al. Tarafından sunulan yöntemi izledi . 16 , ki bu laboratuarda, özellikle de litre ölçeğinde gerçekleştirilmesi kolaydır. Daha yüksek ön-muamele sıcaklıkları, enzimatik hidroliz sırasında şeker üretimine katkıda bulunur. ≤ 100 ° C&#39;de muamele su banyosunda ve 121 ° C&#39;de bir otoklav içinde gerçekleştirildi. Bu iki ekipman laboratuvarda yaygın olarak görülüyor ve her bir partide birkaç litre sıvı işleniyor. Yüksek sıcaklıklar yüksek basınç reaktörleri gerektirir. Örneğin, laboratuarımızda 50 mL ve 1 litrelik yüksek basınç reaktörleri bulunur, ancak bu reaktörlerin hacimleri, biyokütle ön tedavileri sırasında kullanımlarını sınırlar. Bu araştırmada gösterilen bambu hidrolizat preparatı, şişeler içinde gerçekleştirilmesi kolaydır. Bununla birlikte, büyük hacimde bittiğinde bazen daha düşük glikoz ve ksiloz seviyeleri elde edilmiştir. Hidroliz karışımı iyi dağıtılmalıdır. Biyokütlenin çökmesi, hidroliz düzeylerinin düşmesine neden olur. Saf glikoz ve ksilozun aksine, biyokütle hidrolizatı mikroorganizmaların büyümesini engelleyebilecek birçok toksik kimyasal madde ile kontamine. Bu inhibitörleri çıkarmak için birçok yöntem geliştirilmiştir, ancak işlem maliyetlerine katkıda bulunurlar ve şeker verimlerini düşürme eğilimindedirler 17 . Bu araştırmada, inhibitörlerin uzaklaştırılması için özel bir çalışma yapılmadı. Bu çalışmada üretilen bambu hidrolizatını hammadde olarak kullanan birinci aşamada, glikoz tüketildiğinde üretkenlik (0.95 g / Lh) ve glikozdan 2,3-bütandiole dönüşüm oranı (0.25 g / g) düşüktü Karbon kaynağı olarak saflaştırılmış glikoz kullanıldığında daha önce bildirilen (sırasıyla 1.4 g / Lh ve 0.3 g / gm) 4 . 2,3-butanlı üretkenlikİkinci aşamada, ksiloz tüketildiğinde iol, birinci aşamadan daha yavaştı. Bununla birlikte, ksilozun 2,3-bütandiol&#39;e dönüşüm oranı 0,34 g / g&#39;ye ulaştı; bu, karbon kaynağı 4 olarak saflaştırılmış glikoz kullanıldığındakinden daha yüksekti. Hammadde olarak bambu hidrolizatı kullanarak R- asetonin üretimi sırasıyla 0,92 g / Lh ve 0,29 g / g verimlilik ve substrat dönüşüm oranlarına sahipti. Bu oranların her ikisi de, saflaştırılmış glükoz substrat olarak kullanıldığında (1.7 g / Lh ve sırasıyla 0.34 g / g) 8 daha düşüktür. Bu çalışmadaki 2-ketoglukonik asit verimliliği ve dönüşüm oranı karbon gazı olarak saf glikoz kullanıldığında sırasıyla 2.3 g / Lh ve 0.91 g / g idi (sırasıyla 4.2 g / Lh ve 1 g / g) ) 10 . Xylose, doğada glikozdan sonra ikinci en bol şekerdir. Glikozun aksine, ksiloz pek çok mikroorganizma tarafından kolayca kullanılamaz. Bu saplamadaY, ksiloz tamamen K. pneumoniae tarafından kimyasal üretim için tüketildi. 2,3-bütandiol, R- asetoin, 2-ketoglukonik asit ve ksilonik asit değerli kimyasallardır ve bunların üretim prosesleri mikroaerobik seviyeden oldukça aerobik koşullara kadar değişir. Buradaki fermantasyon sonuçları, bambu hidrolizatındaki şekerlerin K. pneumoniae büyümesi ve farklı koşullar altında kimyasal üretim için uygun karbon kaynakları olduğuna işaret etmektedir. Biyokütle hidrolizatını hammadde olarak kullanmak, kimyasal üretim için umut verici bir yöntemdir. Bununla birlikte, önceden muamele edilmiş biyokütleyi yıkamak için gerekli miktarda su ve enzim hidrolizi için gerekli olan uzun süre gibi, halen üstesinden gelinmesi gereken birçok eksiklik bulunmaktadır.

Klebsiella pneumoniae , hem aerobik hem de anaerobik koşullar altında iyi yetişen bir bakteridir. K. pneumoniae , birçok kimyasal üretmek için kullanılan önemli bir endüstriyel mikroorganizma. 1,3-propandiol, polimetilen tereftalatın sentezlenmesi için esas olarak bir monomer olarak kullanılan değerli bir kimyasal maddedir. Polimetilen terefitalat, 1,2-propandiol, butandiol veya etilen glikol 1&#39;den daha iyi özelliklere sahip, biyolojik olarak parçalanabilen bir polyesterdir. 1,3-propandiol, K. pneumoniae tarafından oksijen ile sınırlandırılmış koşullar altında substrat olarak gliserol kullanılarak üretilir. 2,3-butandiol ve türevleri, plastik, solvent üretimi ve sentetik kauçuk alanında uygulamalara sahiptir ve biyoyakıt olarak kullanılma potansiyeline sahiptir 3 . Glukoz, substrat olarak, 2,3-bütandiol, vahşi tipli 4 suşunun ana metabolitidir. 2,3-bütandiol sentezlenirPiruvattan alınmıştır. İlk olarak, iki moleküllü piruvat, α-asetolaktat üretmek üzere yoğunlaşır; Bu reaksiyon α-asetolaktat sintazı ile katalize edilir. A-asetolaktat daha sonra a-asetolaktat dekarboksilaz ile asetoine dönüştürülür. R- asetoin, butandiol dehidrojenaz ile katalize edildiğinde 2,3-bütandiole indirgenebilir. K. pneumoniae için uygun etkili bir gen değiştirme yöntemi araştırılmış ve birçok mutant 5 , 6 , 7 inşa edilmiştir. 2,3-butandiol dehidrogenaz aktivitesini kaybeden bir budC mutantı, kültür besiyerinde yüksek seviyelerde asetoin biriktirir. Acetoin, gıda lezzetini arttırmak için katkı maddesi olarak kullanılır 8 . Α-asetolaktat dekarboksilaz kodlayan budA mutasyona uğradığında, 2-ketoglukonik asit suda birikir. 2-ketoglukonik asit, eritorbik asit (izoasorbik asit) sentezi için kullanılır;, Gıda endüstrisinde kullanılan bir antioksidan 9 . 2-ketoglukonik asit glikoz oksidasyon yolağının bir ara ürünüdür; Periplazmik boşlukta bulunan bu yolda glikoz, glukonik asite okside edilir ve daha sonra 2-ketoglukonik aside oksitlenir. Periplazda üretilen glukonik asit ve 2-ketoglukonik asit, daha ileri metabolizma için sitoplazmaya taşınabilir. 2-ketoglukonik asit birikimi asidik koşullara bağlıdır ve yüksek hava desteğiyle 2-ketoglukonik asit üretimi 10 tercih edilir . Gad tarafından kodlanan Gluconate dehydrogenase , Glukonik asitin 2-ketolgukonik asite dönüşmesini katalize eder. K. pneumoniae&#39;nin gad mutantı, 2-ketoglukonik asit yerine yüksek seviyede glükonik asit üretti ve bu süreç asidik koşullara da bağlı. Glukonik asit, toplu bir organik asittir ve çimento özelliklerini artırmak için bir katkı maddesi olarak kullanılır 11. Glikoz oksidasyonu, glikoz dehidrojenaz ile katalize edilir. Xylose de glikoz dehidrojenaz için uygun bir substrattır. Ksiloz, bir substrat olarak kullanıldığında, K. pneumoniae , ksilonik asit 12&#39;yi üretir. Biyokütle hammadde olarak kimyasal üretim, biyoteknolojide sıcak bir konudur 13 . Biyokütlenin ana bileşenleri selüloz, hemiselüloz ve lignin&#39;dir. Bununla birlikte, bu makromoleküler bileşikler çoğu mikroorganizma ( K. pneumoniae dahil) tarafından doğrudan katabolize edilemez. Biyokütledeki selüloz ve hemiselülozlar, glikoz ve ksiloz&#39;a hidrolize edilmeli ve daha sonra mikroorganizmalar tarafından kullanılabilmelidir. Lignoselülozlarda lignin varlığı, enzimler tarafından biyokütle hidrolizlenmesini önleyen koruyucu bir bariyer oluşturur. Bu nedenle, lignin ve hemiselülozları uzaklaştıran ve selülozun kristal yapısını azaltan bir ön işleme işlemi, biyokütle kullanımı sırasında mikrofondanroorganisms. Birçok ön-muamele yöntemi geliştirilmiştir: asit, alkalin, amonyak ve buhar ön-muameleleri sık görülür. Bambu tropik ve subtropikal bölgelerde bol miktarda bulunur ve önemli bir biyokütle kaynağıdır. Burada, bambu hidrolizatının hazırlanması ve kimyasal üretiminin bambu hidrolizat kullanılarak sunulması

<table><tbody><tr><td>autoclave</td><td>SANYO</td><td>3780</td><td></td></tr><tr><td>bioreactor</td><td>Sartorius stedim biotech</td><td>Bostat Aplus</td><td></td></tr><tr><td>agitator</td><td>IKA</td><td>RW 20</td><td></td></tr><tr><td>water bath shaker</td><td>Zhicheng</td><td>ZWY-110X50</td><td></td></tr><tr><td>high performance liquid chromatograph system</td><td>Shimadzu Corp</td><td>20AVP</td><td></td></tr><tr><td>centrifuge</td><td>Hitachi</td><td>CR22G III</td><td></td></tr><tr><td>Bamboo powder</td><td>purchased from Zhejiang Province, China</td><td></td><td>mesh number, 50</td></tr><tr><td>cellulase</td><td>Youtell Biochemical, Shandong, China</td><td></td><td>200 PFU/mL</td></tr></tbody></table>

production of chemicals by klebsiella pneumoniae using bamboo hydrolysate as feedstock

Bambu önemli bir biyokütle ve bambu hidrolizatı Klebsiella pneumoniae tarafından kimyasal üretim için ham madde olarak kullanılır. Burada, bambu tozu NaOH ile ön işleme tabi tutuldu ve nötr bir pH&#39;a yıkandı. Önceden işlemden geçirilen bambu tozuya 30 g / L glikoz ve 15 g / L ksiloz içeren hidrolizatı oluşturmak için selülaz ilave edildi ve kimyasal üretim için bir ortam hazırlamak için karbon kaynağı olarak kullanıldı. Mikroerobik koşullar altında kültürlendiğinde, yabani tip K. pneumoniae tarafından 12.7 g / L 2,3-butandiol üretilmiştir. Aerobik koşullarda, 13.0 g / L R- asetoin, K. pneumoniae&#39;nin budC mutantı tarafından üretildi. 25.5 g / L 2-ketoglukonik asit ve 13.6 g / L xylonic asit karışımı, yüksek hava takviyesi ile iki aşamalı, pH kontrollü bir fermantasyonda K. pneumoniae budA mutantı tarafından üretildi. Fermantasyonun ilk aşamasında, kültür, nötr bir pH&#39;da muhafaza edildi; Hücre büyümesinden sonra, fermentasyonN ikinci aşamaya geçildi, bu sırada kültürün asidik kalmasına izin verildi.

Bu protokolde, bambu alkali kullanılarak ön işleme tabi tutuldu. Optimum inkübasyon parametreleri (121 ° C ve 0.25 M NaOH sıcaklıkları) Şekil 1 ve 2&#39;de belirlendi . Önceden işlemden geçirilmiş bambu, enzimatik olarak hidrolize edildi ve hidrolizatta elde edilen glikoz ve ksiloz konsantrasyonları ölçüldü. Daha yüksek sıcaklık şeker üretimini tercih etti, bu nedenle optimal sıcaklık olarak 121 ° C seçildi. Hidrolizatta üretilen glikoz ve ksiloz 0,05-0,25 M aralığında NaOH konsantrasyonu ile artmıştır. NaOH konsantrasyonunda yapılan diğer artışlar şeker üretimi üzerinde herhangi bir olumlu etki yapmamıştır. Böylece optimum konsantrasyon olarak 0.25 M NaOH seçildi. <img alt="Şekil 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55828/55828fig1.jpg" /> Şekil 1: Ön işlem sıcaklığının glikoz ve ksiloz koni üzerine etkisiBambu hidrolizatında santrifüj. Kırmızı kolon: glikoz; Mavi sütun: ksiloz. Daha yüksek sıcaklıklarda şeker üretimi tercih edildi ve büyük hacimli hidrolizat preparatı için 121 ° C seçildi. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55828/55828fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.</a> <img alt="şekil 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55828/55828fig2.jpg" /> Şekil 2: Ön işlem esnasında kullanılan NaOH konsantrasyonunun bambu hidrolizat içerisindeki glikoz ve ksiloz konsantrasyonuna etkisi. Kırmızı çizgi: glikoz; Mavi çizgi: ksiloz. Hidrolizatta üretilen glikoz ve ksiloz, 0.05-0.50 M aralığında NaOH konsantrasyonu ile artmış ve büyük hacimli hidrolizat preparatı için 0.25 M seçilmiştir. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55828/55828fig2large.jpg" target="_blank">Lütfen tıklayın</a>Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için tekrar. Şişe ölçekli enzimatik hidrolizde hidrolizat sırasında yaklaşık 20 g / L glikoz ve 10 g / L ksiloz üretildi; Büyük hacimli hidrolizat preparatından 30 g / L glikoz ve 15 g / L ksiloz elde edildi. Bunun nedeni, büyük miktarda preparatın açık su banyosu çalkalayıcıda gerçekleştirilmesiydi ve bu sırada bazı su buharlaştırılarak hidrolizat konsantrasyonuna yol açtı. Bambu hidrolizatındaki glükoz ve ksiloz, K. pneumoniae tarafından kimyasal üretim için karbon kaynakları olarak kullanılmıştır. Hidrolizat içindeki diğer bileşikler: selobiyoz (1.4 g / L), arabinoz (8.9 g / L), asetik asit (1.9 g / L) ve formik asit (0.2 g / L) idi. 2,3-bütandiol mikroarörobik koşullar altında K. pneumoniae tarafından üretildi ( Şekil 3 ). Süreç iki kısma ayrıldı. FIlk olarak, hücredeki ksiloz seviyesi değişmeden kalırken, hücreler tarafından 7.6 g / L 2,3-bütandiol üretmek için glikoz kullanıldı. Glikoz 8 saatte tükendi ve bu sefer sonraki döneme damgasını vurdu. İkinci periyotta, et suyu içinde bulunan ksiloz, hücreler tarafından kullanıldı ve ilave 5.1 g / L 2,3-bütandiol üretildi. 2,3-butandiol üretimi ikinci periyotta daha yavaş gerçekleşti. İşlemin sonunda, toplam 12.7 g / L 2,3-bütandiol üretildi. Bu işlemin yan ürünleri laktik asit, asetik asit ve etanol&#39;dür. Laktik asit ve etanol, ilk periyotta (glikoz karbon kaynağı olarak kullanıldığında) sentezlendi ve asetik asit sürekli olarak sentezlendi. <img alt="Şekil 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55828/55828fig3.jpg" /> Şekil 3: Besleme stoğu olarak bambu hidrolizatı kullanan 2,3-bütandiol üretimi. Kırmızı çizgi: glikoz; Mavi çizgi: ksiloz; anneGenta satırı: 2,3-butandiol; Turuncu çizgi: laktik asit; Siyah çizgi: asetik asit; Yeşil çizgi: etanol. Hidrolizatta glikoz ve ksilozun her ikisi de 2,3-bütandiol sentezi için kullanıldı, ancak önce glikoz kullanılmış ve bunu ksiloz takip etmiştir. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55828/55828fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.</a> R- asetoin, aerobik koşullar altında K. pneumoniae&#39;nin budC mutantı tarafından üretildi ( Şekil 4 ). Yabanıl tip suşun 2,3-bütandiol üretiminde olduğu gibi, glükoz ve daha sonra ksiloz, K. pneumoniae-ΔbudC tarafından sırayla kullanılmıştır. Xylose, 16 saatte tüketildi ve tüketim oranı yabani tiple 2,3-butandiol üretimindeki tüketim oranından daha hızlıydı. İşlemin sonunda R- asetoin üretimi 13 g / L idi ve yan ürünler 2,3-bütandiol, asetik asit ve e-metanol. <img alt="Şekil 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55828/55828fig4.jpg" /> Şekil 4: Hammadde olarak bambu hidrolizat kullanılarak R- asetoin üretimi. Kırmızı çizgi: glikoz; Mavi çizgi: ksiloz; Mor çizgi: asetoin; Macenta satırı: 2,3-butandiol; Siyah çizgi: asetik asit; Yeşil çizgi: etanol. Hidrolizatta bulunan glikoz ve ksiloz hem R- asetoin sentezi için kullanıldı hem de bunların kullanımı sıralıydı. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55828/55828fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.</a> 2-ketoglukonik asit ve ksilonik asit, K. pneumoniae&#39;nin budA mutantı tarafından üretildi ( Şekil 5 ). Bu işlem yüksek bir hava takviyesi gerektiriyordu. Ortamdaki glikoz ilk olarak glukona dönüştürüldüBuzlu asit, et suyu birikti. Glukonik asit 8 saatlik kültürde azami 15 g / L&#39;ye ulaştı ve bundan sonra konsantrasyonu azaldı. 6 saat boyunca kültüre hiçbir 2-ketoglukonik asit üretilmedi. Daha sonra yüksek bir oranda sentezlendi ve işlem bittiğinde 25 g / L 2-ketoglukon asit üretildi. Ortamdaki ksiloz, xylonic acid&#39;e dönüştürüldü; Bu reaksiyon, glukonik aside glikoz dönüştürülmesinden sonra başladı. İşlem sırasında bazı asetik asit bir yan ürün olarak üretilmiştir. <img alt="Şekil 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55828/55828fig5.jpg" /> Şekil 5: Besin maddesi olarak bambu hidrolizatı kullanan 2-ketoglukonik asit ve ksilonik asit üretimi. Kırmızı çizgi: glikoz; Turuncu çizgi: glukonik asit; Macenta satırı: 2-ketoglukonik asit; Mavi çizgi: ksiloz; Siyah çizgi: asetik asit; Yeşil çizgi: etanol. Hidrolizat içerisindeki glikoz, glükonik asite dönüştürüldüVe daha sonra 2-ketoglukonik aside dönüştürüldü. Hidrolizat içerisindeki ksiloz, ksilonik aside dönüştürüldü. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55828/55828fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Production of Chemicals by Klebsiella pneumoniae Using Bamboo Hydrolysate as Feedstock at JoVE.com

Production of Chemicals by Klebsiella pneumoniae Using Bamboo Hydrolysate as Feedstock

Bambu tozu NaOH ile ön-muamele edildi ve enzimatik olarak hidrolize edildi. Bambu hidrolizatı, 2,3-butandiol, R- asetoin, 2-ketoglukonik asit ve Kylbsiella pneumoniae tarafından ksilonik asit üretimi için hammadde olarak kullanıldı.

Kimyasalların Üretimi<emKlebsiella pneumoniae</em&gt; Bambu Hidrolizatını Hammadde Olarak Kullanma

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

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

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Production of Chemicals by Klebsiella pneumoniae Using Bamboo Hydrolysate as Feedstock

8.9K Görüntüleme.  Chinese Academy of Sciences.  Bambu tozu NaOH ile ön-muamele edildi ve enzimatik olarak hidrolize edildi. Bambu hidrolizatı, 2,3-butandiol, R- asetoin, 2-ketoglukonik asit ve Kylbsiella pneumoniae tarafından ksilonik asit üretimi için hammadde olarak kullanıldı. 

Video: Production of Chemicals by Klebsiella pneumoniae Using Bamboo Hydrolysate as Feedstock

Methods for Facilitating Microbial Growth on Pulp Mill Waste Streams and Characterization of the Biodegradation Potential of Cultured Microbes

The kraft process is applied to wood chips for separation of lignin from the polysaccharides within lignocellulose for pulp that will produce a high quality paper. Black liquor is a pulping waste generated by the kraft process that has potential for downstream bioconversion. However, the recalcitrant nature of the lignocellulose resources, its chemical derivatives that constitute the majority of available organic carbon within black liquor, and its basic pH present challenges to microbial biodegradation of this waste material. Methods for the collection and modification of black liquor for microbial growth are aimed at utilization of this pulp waste to convert the lignin, organic acids, and polysaccharide degradation byproducts into valuable chemicals. The lignocellulose extraction techniques presented provide a reproducible method for preparation of lignocellulose growth substrates for understanding metabolic capacities of cultured microorganisms. Use of gas chromatography-mass spectrometry enables the identification and quantification of the fermentation products resulting from the growth of microorganisms on pulping waste. These methods when used together can facilitate the determination of the metabolic activity of microorganisms with potential to produce fermentation products that would provide greater value to the pulping system and reduce effluent waste, thereby increasing potential paper milling profits and offering additional uses for black liquor.

Industrial wastes can be collected and modified to analyze microbial growth. Lignocellulose extraction techniques provide components to analyze specific biodegradation ability. Gas chromatography-mass spectrometry identifies fermentation products of microorganisms grown on pulping waste. These methods determine the metabolic capacity of microorganisms to degrade pulping waste.

The kraft process is applied to wood chips for separation of lignin from the polysaccharides within lignocellulose for pulp that will produce a high ...

Çevre

Utilizing the Ethylene-releasing Compound, 2-Chloroethylphosphonic Acid, as a Tool to Study Ethylene Response in Bacteria

Ethylene (C2H4) is a gaseous phytohormone that is involved in numerous aspects of plant development, playing a dominant role in senescence and fruit ripening. Exogenous ethylene applied during early plant development triggers the triple response phenotype; a shorter and thicker hypocotyl with an exaggerated apical hook. Despite the intimate relationship between plants and bacteria, the effect of exogenous ethylene on bacteria has been greatly overlooked. This is partly due to the difficulty of controlling gaseous ethylene within the laboratory without specialized equipment. 2-Chloroethylphosphonic acid (CEPA) is a compound that decomposes into ethylene, chlorine, and phosphate in a 1:1:1:1 molar ratio when dissolved in an aqueous medium of pH 3.5 or greater. Here we describe the use of CEPA to produce in situ ethylene for the investigation of ethylene response in bacteria using the fruit-associated, cellulose-producing bacterium Komagataeibacter xylinus as a model organism. The protocols described herein include both the verification of ethylene production from CEPA via the Arabidopsis thaliana triple response assay and the effects of exogenous ethylene on K. xylinus cellulose production, pellicle properties and colonial morphology. These protocols can be adapted to examine the effect of ethylene on other microbes using appropriate growth media and phenotype analyses. The use of CEPA provides researchers with a simple and efficient alternative to pure ethylene gas for the routine determination of bacterial ethylene response.

The protocols outlined herein facilitate the convenient investigation of bacterial ethylene responses by utilizing 2-chloroethylphosphonic acid (CEPA). Ethylene is produced in situ through the decomposition of CEPA in an aqueous bacterial growth medium, circumventing the requirement for pure ethylene gas.

Aracı Olarak Etilen serbest Bileşik, 2-chloroethylphosphonic acid, kullanan Bakterilerin Etilen Yanıtı Eğitim için

Ethylene (C2H4) is a gaseous phytohormone that is involved in numerous aspects of plant development, playing a dominant role in senescence and fruit ...

Biyokimya

Evaluation of Integrated Anaerobic Digestion and Hydrothermal Carbonization for Bioenergy Production

Lignocellulosic biomass is one of the most abundant yet underutilized renewable energy resources. Both anaerobic digestion (AD) and hydrothermal carbonization (HTC) are promising technologies for bioenergy production from biomass in terms of biogas and HTC biochar, respectively. In this study, the combination of AD and HTC is proposed to increase overall bioenergy production. Wheat straw was anaerobically digested in a novel upflow anaerobic solid state reactor (UASS) in both mesophilic (37 &#176;C) and thermophilic (55 &#176;C) conditions. Wet digested from thermophilic AD was hydrothermally carbonized at 230 &#176;C for 6 hr for HTC biochar production. At thermophilic temperature, the UASS system yields an average of 165 LCH4/kgVS&#160;(VS: volatile solids) and 121 L CH4/kgVS&#160;at mesophilic AD over the continuous operation of 200 days. Meanwhile, 43.4 g of HTC biochar with 29.6 MJ/kgdry_biochar was obtained from HTC of 1 kg digestate (dry basis) from mesophilic AD. The combination of AD and HTC, in this particular set of experiment yield 13.2 MJ of energy per 1 kg of dry wheat straw, which is at least 20% higher than HTC alone and 60.2% higher than AD only.

A novel Upflow Anaerobic Solid State (UASS) reactor was used for biogas production from fibrous feedstock. Digestate from UASS reactor was hydrothermally carbonized into HTC biochar in a pressurized batch reactor. The integration of the two bioenergy concepts was applied in this study to increase overall bioenergy production.

Biyoenerji Üretimi Entegre Anaerobik Sindirim ve Hidrotermal karbonizasyon Değerlendirilmesi

Lignocellulosic biomass is one of the most abundant yet underutilized renewable energy resources. Both anaerobic digestion (AD) and hydrothermal ...

A Toolkit to Enable Hydrocarbon Conversion in Aqueous Environments

This work puts forward a toolkit that enables the conversion of alkanes by Escherichia coli and presents a proof of principle of its applicability. The toolkit consists of multiple standard interchangeable parts (BioBricks)9 addressing the conversion of alkanes, regulation of gene expression and survival in toxic hydrocarbon-rich environments.
A three-step pathway for alkane degradation was implemented in E. coli to enable the conversion of medium- and long-chain alkanes to their respective alkanols, alkanals and ultimately alkanoic-acids. The latter were metabolized via the native &beta;-oxidation pathway. To facilitate the oxidation of medium-chain alkanes (C5-C13) and cycloalkanes (C5-C8), four genes (alkB2, rubA3, rubA4and rubB) of the alkane hydroxylase system from Gordonia sp. TF68,21 were transformed into E. coli. For the conversion of long-chain alkanes (C15-C36), theladA gene from Geobacillus thermodenitrificans was implemented. For the required further steps of the degradation process, ADH and ALDH (originating from G. thermodenitrificans) were introduced10,11. The activity was measured by resting cell assays. For each oxidative step, enzyme activity was observed.
To optimize the process efficiency, the expression was only induced under low glucose conditions: a substrate-regulated promoter, pCaiF, was used. pCaiF is present in E. coli K12 and regulates the expression of the genes involved in the degradation of non-glucose carbon sources.
The last part of the toolkit - targeting survival - was implemented using solvent tolerance genes, PhPFD&alpha; and &beta;, both from Pyrococcus horikoshii OT3. Organic solvents can induce cell stress and decreased survivability by negatively affecting protein folding. As chaperones, PhPFD&alpha; and &beta; improve the protein folding process e.g. under the presence of alkanes. The expression of these genes led to an improved hydrocarbon tolerance shown by an increased growth rate (up to 50%) in the presences of 10% n-hexane in the culture medium were observed.
Summarizing, the results indicate that the toolkit enables E. coli to convert and tolerate hydrocarbons in aqueous environments. As such, it represents an initial step towards a sustainable solution for oil-remediation using a synthetic biology approach.

A sustainable auto regulating bacterial system for the remediation of oil pollutions was designed using standard interchangeable DNA parts (BioBricks). An engineered E. coli strain was used to degrade alkanes via &beta;-oxidation in toxic aqueous environments. The respective enzymes from different species showed alkane degradation activity. Additionally, an increased tolerance to n-hexane was achieved by introducing genes from alkane-tolerant bacteria.

Sulu Ortamlarda Hidrokarbon Dönüşüm Enable A Toolkit

This work puts forward a toolkit that enables the conversion of alkanes by Escherichia coli and presents a proof of principle of its applicability. The ...

Biyomühendislik

Immobilization of Multi-biocatalysts in Alginate Beads for Cofactor Regeneration and Improved Reusability

We have recently developed a simple, reusable and coupled whole-cell biocatalytic system with the capability of cofactor regeneration and biocatalyst immobilization for improved production yield and sustained synthesis. Described herewith is the experimental procedure for the development of such a system consisting of two E. coli strains that express functionally complementary enzymes. Together, these two enzymes can function co-operatively to mediate the regeneration of expensive cofactors for improving the product yield of the bioreaction. In addition, the method of synthesizing an immobilized form of the coupled biocatalytic system by encapsulation of whole cells in calcium alginate beads is reported. As an example, we present the improved biosynthesis of L-xylulose from L-arabinitol by coupling E. coli cells expressing the enzymes L-arabinitol dehydrogenase or NADH oxidase. Under optimal conditions and using an initial concentration of 150 mM L-arabinitol, the maximal L-xylulose yield reached 96%, which is higher than those reported in the literature. The immobilized form of the coupled whole-cell biocatalysts demonstrated good operational stability, maintaining 65% of the yield obtained in the first cycle after 7 cycles of successive re-use, while the free cell system almost completely lost the catalytic activity. Therefore, the methods reported here provides two strategies that could help improve the industrial production of L-xylulose, as well as other value-added compounds requiring the use of cofactors in general.

Presented is the protocol for co-immobilizing whole-cell biocatalysts for cofactor regeneration and improved reusability, using the production of L-xylulose as an example. The cofactor regeneration is achieved by coupling two Escherichia coli strains expressing functionally complementary enzymes; the whole-cell biocatalyst immobilization is achieved by cell encapsulation in calcium alginate beads.

Kofaktör Yenilenme ve Geliştirilmiş kullanırlılık için Aljinat Boncuk Multi-biyokatalizi immobilizasyonu

We have recently developed a simple, reusable and coupled whole-cell biocatalytic system with the capability of cofactor regeneration and biocatalyst ...

Kimya

A Novel Method for the Pentosan Analysis Present in Jute Biomass and Its Conversion into Sugar Monomers Using Acidic Ionic Liquid

Recently, ionic liquids (ILs) are used for biomass valorization into valuable chemicals because of their remarkable properties such as thermal stability, lower vapor pressure, non-flammability, higher heat capacity, and tunable solubility and acidity. Here, we demonstrate a method for the synthesis of C5 sugars (xylose and arabinose) from the pentosan present in jute biomass in a one-pot process by utilizing a catalytic amount of Br&#248;nsted acidic 1-methyl-3-(3-sulfopropyl)-imidazolium hydrogen sulfate IL. The acidic IL is synthesized in the lab and characterized using NMR spectroscopic techniques for understanding its purity. The various properties of BAIL are measured such as acid strength, thermal and hydrothermal stability, which showed that the catalyst is stable at a higher temperature (250 &#176;C) and possesses very high acid strength (Ho 1.57). The acidic IL converts over 90% of pentosan into sugars and furfural. Hence, the presenting method in this study can also be employed for the evaluation of pentosan concentration in other kinds of lignocellulosic biomass.

We present a protocol for the synthesis of C5 sugars (xylose and arabinose) from a renewable non-edible lignocellulosic biomass (i.e., jute) with the presence of Br&#248;nsted acidic ionic liquids (BAILs) as the catalyst in water. The BAILs catalyst exhibited better catalytic performance than conventional mineral acid catalysts (H2SO4 and HCl).

Pentosan analizi için yeni bir yöntem mevcut Jüt biyokütle ve şeker monomerleri asidik iyonik sıvı kullanarak içine onun dönüşüm

Recently, ionic liquids (ILs) are used for biomass valorization into valuable chemicals because of their remarkable properties such as thermal stability, ...

Enhanced Oil Recovery using a Combination of Biosurfactants

Biosurfactants are surface-active compounds capable of reducing the surface tension between two phases of different polarities. Biosurfactants have been emerging as promising alternatives to chemical surfactants due to less toxicity, high biodegradability, environmental compatibility and tolerance to extreme environmental conditions. Here, we illustrate the methods used for screening of microbes capable of producing biosurfactants. The biosurfactant producing microbes were identified using drop collapse, oil spreading, and emulsion index assays. Biosurfactant production was validated by determining the reduction in surface tension of the media due to growth of the microbial members. We also describe the methods involved in characterization and identification of biosurfactants. Thin layer chromatography of the extracted biosurfactant followed by differential staining of the plates was performed to determine the nature of the biosurfactant. LCMS, 1H NMR, and FT-IR were used to chemically identify the biosurfactant. We further illustrate the methods to evaluate the application of the combination of produced biosurfactants for enhancing residual oil recovery in a simulated sand pack column.

We illustrate the methods involved in screening and identification of the biosurfactant producing microbes. Methods for chromatographic characterization and chemical identification of the biosurfactants, determining the industrial applicability of the biosurfactant&#160;in enhancing residual oil recovery are also presented.

Biyosürfaktanların Kombinasyonu Kullanılarak Geliştirilmiş Yağ Geri Kazanımı

Biosurfactants are surface-active compounds capable of reducing the surface tension between two phases of different polarities. Biosurfactants have been ...

Domuz Atık Biyogazından Biyometan Elde Edilmesi için Mikroalg Yetiştiriciliği

Biogas Purification through the use of a Microalgae-Bacterial System in Semi-Industrial High Rate Algal Ponds

In recent years, a number of technologies have emerged to purify biogas into biomethane. This purification entails a reduction in the concentration of polluting gases such as carbon dioxide and hydrogen sulfide to increase the content of methane. In this study, we used a microalgal cultivation technology to treat and purify biogas produced from organic waste from the swine industry to obtain ready-to-use biomethane. For cultivation and purification, two 22.2 m3 open-pond photobioreactors coupled with an absorption-desorption column system were set up in San Juan de los Lagos, Mexico. Several recirculation liquid/biogas ratios (L/G) were tested to obtain the highest removal efficiencies; other parameters, such as pH, dissolved oxygen (DO), temperature, and biomass growth, were measured. The most efficient L/Gs were 1.6 and 2.5, resulting in a treated biogas effluent with a composition of 6.8%vol and 6.6%vol in CO2, respectively, and removal efficiencies for H2S up to 98.9%, as well as maintaining O2 contamination values of less than 2%vol. We found that pH greatly determines CO2 removal, more so than L/G, during cultivation because of its participation in the photosynthetic process of microalgae and its ability to vary pH when solubilized due to its acidic nature. DO, and temperature oscillated as expected from the light-dark natural cycles of photosynthesis and the time of day, respectively. Biomass growth varied with CO2 and nutrient feeding as well as reactor harvesting; however, the trend remained primed for growth.

Yazar Spotlight: Gelişmiş Biyometan Üretimi için Mikroalg Biyoteknolojisinin Ölçeklendirilmesi 

Air pollution impacts the quality of life of all organisms. Here, we describe the use of microalgae biotechnology for the treatment of biogas (simultaneous removal of carbon dioxide and hydrogen sulfide) and the production of biomethane through semi-industrial open high-rate algal ponds and subsequent analysis of treatment efficiency, pH, dissolved oxygen, and microalgae growth.

Yarı Endüstriyel Yüksek Hızlı Alg Havuzlarında Mikroalg-Bakteri Sistemi Kullanılarak Biyogaz Saflaştırılması

In recent years, a number of technologies have emerged to purify biogas into biomethane. This purification entails a reduction in the concentration of ...

Kimyasalların Üretimi

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler

Methods for Facilitating Microbial Growth on Pulp Mill Waste Streams and Characterization of the Biodegradation Potential of Cultured Microbes

Aracı Olarak Etilen serbest Bileşik, 2-chloroethylphosphonic acid, kullanan Bakterilerin Etilen Yanıtı Eğitim için

Biyoenerji Üretimi Entegre Anaerobik Sindirim ve Hidrotermal karbonizasyon Değerlendirilmesi

Sulu Ortamlarda Hidrokarbon Dönüşüm Enable A Toolkit

Kofaktör Yenilenme ve Geliştirilmiş kullanırlılık için Aljinat Boncuk Multi-biyokatalizi immobilizasyonu

Pentosan analizi için yeni bir yöntem mevcut Jüt biyokütle ve şeker monomerleri asidik iyonik sıvı kullanarak içine onun dönüşüm

Biyosürfaktanların Kombinasyonu Kullanılarak Geliştirilmiş Yağ Geri Kazanımı

Yarı Endüstriyel Yüksek Hızlı Alg Havuzlarında Mikroalg-Bakteri Sistemi Kullanılarak Biyogaz Saflaştırılması

Yarı Endüstriyel Yüksek Hızlı Alg Havuzlarında Mikroalg-Bakteri Sistemi Kullanılarak Biyogaz Saflaştırılması

Yarı Endüstriyel Yüksek Hızlı Alg Havuzlarında Mikroalg-Bakteri Sistemi Kullanılarak Biyogaz Saflaştırılması