Dobór podłożą inokulacyjnego do produkcji ketokwasów przez drożdże Yarrowia lipolytica

• Autorzy: Cybulski K. , Tomaszewska L. , Rywinska A.

Warianty tytułu

EN

Evaluation of seed culture medium to ketoacids production by Yarrowia lipolytica yeast

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy była ocena wpływu podłoża inokulacyjnego (YNB lub podłoże mineralne) oraz rodzaju wprowadzonego namoku kukurydzianego (sypki lub płynny) na biosyntezę kwasu pirogronowego i α-ketoglutarowego z glicerolu odpadowego przez drożdże Yarrowia lipolytica A-10. Hodowle okresowe były prowadzone do wyczerpania substratu (100 g ∙ dm-3 glicerolu) i trwały 68–118 godz. Drożdże produkowały od 30,4 do 35,8 g ∙ dm-3 kwasu pirogronowego oraz od 14,4 do 17,9 g ∙ dm-3 α -ketoglutarowego. Przy zastosowaniu YNB jako podłoża inokulacyjnego uzyskano wyższe wartości szybkości objętościowej produkcji obu kwasów. Wydajność produkcji kwasu α-ketoglutarowego była zbliżona we wszystkich wariantach hodowlanych, natomiast najwyższą wartość tego parametru dla kwasu pirogronowego, 0,35 g ∙ g-1, uzyskano przy wykorzystaniu mineralnego podłoża inokulacyjnego i namoku płynnego. Najwyższą procentową zawartość białka, około 38%, oznaczono w biomasie drożdży i otrzymano, używając podłoża mineralnego.

EN

The aim of the present study was to compare the influence of the seed culture medium (YNB or mineral) and the sort of corn steep (liquor or powder) on the biosynthesis of pyruvic and α-ketoglutaric acids from crude glycerol by Yarrowia lipolytica A-10 strain. Batch cultures were carried out until the substrate exhaustion (100 g∙dm-3 of glycerol) and lasted 68–118 h. Yeast produced from 30.4 to 35.8 g∙dm-3 of pyruvic acid and from 14.4 to 17.9 g∙dm-3 of α-ketoglutaric acid. Higher values of volumetric production rate of both acids were achieved when YNB was used as a seed culture medium. The yield of ketoglutaric acid production was similar in all culture variants. However, for pyruvic acid the highest value of this parameter (0,35 g∙g-1) was obtained when mineral medium and corn steep liquor were used. The highest percentage of protein, about 38%, was determined in yeast biomass derived after the culture with mineral seed culture medium.

Słowa kluczowe

PL

Yarrowia lipolytica; drozdze; podloza hodowlane; kwas pirogronowy; kwas alfa-ketoglutarowy; glicerol; produkty odpadowe

EN

Yarrowia lipolytica; yeast; culture medium; pyruvic acid; alpha-ketoglutaric acid; glycerol; waste product

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Biotechnologia
• Rocznik: 2013
• Tom: 12
• Numer: 2
• Opis fizyczny: s.5-14,tab.,wykr.,bibliogr.

Twórcy

autor

Cybulski K.

• Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności, Wydział Nauk o Żywności, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, ul.Chełmońskiego 37/41,51-630 Wrocław

autor

Tomaszewska L.

• Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności, Wydział Nauk o Żywności, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, ul.Chełmońskiego 37/41,51-630 Wrocław

autor

Rywinska A.

• Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności, Wydział Nauk o Żywności, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, ul.Chełmońskiego 37/41,51-630 Wrocław

Bibliografia

• Barrett D.G., Yousaf M.N., 2008. Poly(triol a-ketoglutarate) as biodegradable, chemoselective, and mechanically tunable elastomers. Macromolecules, 41, 6347-6352.
• Chernyavskaya O.G., Shishkanova N.V., Il'chenko A.P., Finogenova T. V., 2000. Synthesis of alpha- ketoglutaric acid by Yarrowia lipolytica yeast grown on ethanol. Appl. Microbiol. Biotechnol., 53, 152-158.
• Coelho M.A.Z., Amaral P.F.F., Belo I., 2010. Yarrowia lipolytica: an industrial workhorse. Current Research, Technology and Education Topics in Applied Microbiology and Microbial Biotech­nology, vol. 2, 930-944.
• Corn Rafineries Associacion Inc., 1975. Properties and uses of feed products from corn wet-milling operations, Washington DC
• Finogenova T.V., Morgunov I.G., Kamzolova S.V., Chernyavskaya O.G., 2005. Organic acid pro­duction by the yeast Yarrowia lipolytica: a review of prospects. Appl. Biochem. Microbiol., vol. 41, 418-425.
• Gong R., Li N., Cai W, Liu Y., Jiang J., 2010. a-Ketoglutaric acid-modified chitosan resin as sorbent for enhancing methylene blue removal from aqueous solutions. Int. J. Environ. Heal. R., 4(1), 27-32.
• Gunawan C., Satianegara G., Chen A. K., Breuer M., Hauer B., Rogers P. L., Rosche B., 2007. Yeast pyruvate decarboxylases: variation in biocatalytic characteristics for (R)-phenylacetylcarbinol production. FEMS Yeast Res., 7, 33-39.
• Koh-Banerjee P.K., Ferreira M.P., Greenwood M., Bowden R.G., Cowan P.N., Almada A.L., Kreider R.B., 2005. Effects of calcium pyruvate supplementation during training on body composition, exercise capacity, and metabolic responses to exercise. Nutrition, 21, 312-319.
• Lee Y.C., Chien H.C., Hsu W.H., 2007. Production of N-acetyl-D-neuraminic acid by recombinant whole cells expressing Anabaena sp. CH1 N-acetyl-D-glucosamine 2-epimerase and Escheri­chia coli N-acetyl-D-neuraminic acid lyase. J. Biotechnol., 129, 453-460.
• Li Y., Chen J., Lun S-Y., 2001. Biotechnological production of pyruvic acid. Appl. Microbiol. Bio­technol., 57, 451-459.
• Lütke-Eversloh T., Santos C.N., Stephanopoulos G., 2007. Perspectives of biotechnological pro­duction of L-tyrosine and its applications. Appl. Microbiol. Biotechnol., 77, 751-762
• McCarty M. F., 2000. Toward a wholly nutritional therapy for type 2 diabetes. Med. Hypotheses, 54, 483-487.
• Morgunov I., Kamzolova V., Perevoznikowa O., Shishkanowa N., Finogenova T., 2003. Pyruvic acid production by a thiamine auxotroph of Yarrowia lipolytica. Process Biochem., 39, 1469­1474.
• Moser P.M., Greilberger J., Maier A., Juan H., Bücherl-Harrer C., Kager E., 2007. Verwendung von alpha-Ketoglutarsäure und 5- Hydroxy-methylfurfural zur Reduktion von oxidativem Stress. C. Y. L. P. GmbH. Patent EP1842536 A1.
• Musiał I., Rymowicz W., Kita A., 2004. Produkcja biomasy drożdży Yarrowia lipolytica z tłuszczów odpadowych po smażeniu produktów przekąsko wy ch. ACTA Scient. Polon. Biotechnol., 3 (1-2), 75-83.
• Otto C., Yovkova V., Barth G., 2011. Overproduction and secretion of a-ketoglutaric acid by microorganisms. Appl. Microbiol. Biotechnol., 92, 689-695.
• PN-81/A-79006, Drożdże paszowe suszone.
• Roufs J.B., 1996. Pyruvate: does it amp endurance and burn more fat? Muscle Fitness, 57, 195­197.
• Sauer M., Porro D., Mattanovich D., Branduardi P., 2008. Microbial production of organic acids: expanding the markets. Trends Biotechnol., 26, 100-108.
• Sigma-Aldrich Product Information [online]. Sigma-Aldrich 2012, dostępny w Internecie:http:// www.sigmaaldrich.com/etc/medialib/docs/Sigma/Product_Information_Sheet/y0626pis. Par.0001.File.tmp/y0626pis.pdf
• Stanko R.T., Tietze D.L., Arch J.E., 1992. Body composition, energy utilization, and nitrogen me­tabolism with a 4.25-MJ/d lowenergy diet supplemented with pyruvate. Am. J. Clin. Nutr., 56, 630-635.
• Stewart K., 1975. Methods in cell biology, Ed. Prescott D.M., New York, 12(8), 112-118.
• Tsugawa R., Nakase T., Kobayash T., Yamashita K., Okumura S., 1969. Fermentation of n-paraffins by yeast. III. a-ketoglutarate productivity of various yeast. Agr. Biol. Chem., 33, 929-941.
• Wang X., Perez E., Liu R., Yan L.J., Mallet R.T., Yang S. H., 2007. Pyruvate protects mitochon­dria from oxidative stress in human neuroblastoma SK-N-SH cells. Brain Res., 1132, 1-9.
• Xu, P., Qiu, J., Gao, C., Ma, C., 2008. Biotechnological routes to pyruvate production. J. Biosci. Bioeng., vol. 1(3), 169-175.
• Yamada H., Kumagai H., Kashima N., Torii H., Enei H., Okumura S., 1972. Synthesis of L-ty- rosine from pyruvate, ammonia and phenol by crystalline tyrosine phenol lyase. Biochem. Bioph. Res. Co., 46, 370-374.
• Yin X., Madzak C., Du G., Zhou J., Chen J., 2012. Enhanced alpha-ketoglutaric acid production in Yarrowia lipolytica WSH-Z06 by regulation of the pyruvate carboxylation pathway. Appl. Microbiol. Biotechnol., DOI: 10.1007/s00253-012-4192-z.
• Zabriskie D.W., Armiger W.B., Phillips D.H., Albano P.A., 1982. Traders guide to fermentation media formulation. Traders Protein.
• Zhou Y-T., Niea H-L., Branford-White C., Hea Z-Y., Zhua L-M., 2009. Removal of Cu2+ from aqueous solution by chitosan-coated magnetic nanoparticles modified with a-ketoglutaric acid. J. Colloid Interf. Sci., 330, 29-37.
• Zhou J., Zhou H., Du G., Liu L., Chen J., 2010. Screening of a thiamine-auxotrophic yeast for a-ketoglutaric acid production. Lett. Appl. Microbiol., 51, 264-271.
• Zhou J., Yin X., Madzak C., Du G., Chen J., 2012. Enhanced a-ketoglutarate production in Yarrowia lipolytica WSH-Z06 by alteration of the acetyl-CoA metabolism. J. Biotechnol., 16, 257-264.