Optimization of ergosterol biosynthesis by Saccharomyces cerevisiae - choice of objective function

• Autorzy: Cibis E. , Garncarek Z. , Miskiewicz T. , Rychtera M. , Borowiak D.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The objective of the study was to optimize ergosterol production by Saccharomyces cerevisiae in continuous and fed-batch cultures. Use was made of three optimization criteria: ergosterol yield related to the mass unit of the substrate supplied to the fermenter, and two criteria proposed for the purpose of the study, both incorporating (in addition to ergosterol yield) ergosterol content in yeast cells and proportion of ergosterol in the total ∆ 5,7-sterols content. In both culture types, specific growth rate was found to affect the content of ∆5,7-sterols in the yeast cells. In continuous culture, three of them (ergosterol, dehydroergosterol, and unidentified sterol) reached their maximum at the dilution rate of 0.74, 0.102 and 0.131 h-1, respectively. For ergosterol and for the unidentified sterol, these were the dilution rates at which ethanol content in the culture medium began to increase. Dihydroergosterol content was an increasing function of dilution rate. In the fed-batch culture with purely oxidative assimilation of glucose, ∆5,7- sterols content in yeast cells (except that of dehydroergosterol) increased with increasing specific growth rate. Optimization carried out with the three objective functions mentioned above showed that they reached their maxima at essentially the same argument values - both in continuous and fed-batch cultures. This indicates that the ergosterol yield criterion can be substituted for the two, more sophisticated, optimization criteria. The optimum dilution rate for continuous culture was 0.13 h-1, and the optimum time of fed-batch culture ranged between 6 and 8 h.

PL

Celem pracy była optymalizacja produkcji ergosterolu przez drożdże Saccharomyces cerevisiae zarówno w hodowli ciągłej jak i okresowej z dolewem porcjowym. Jako funkcje celu stosowano wydajność ergosterolu względem substratu doprowadzonego do fermentora oraz dwa inne, zaproponowane kryteria optymalizacyjne, które, oprócz wydajności ergosterolu, uwzględniają także jego zawartość w komórkach drożdży oraz jego udział w łącznej zawartości ∆5,7- steroli. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że w obydwu typach hodowli występuje wyraźny wpływ właściwej szybkości wzrostu na zawartość poszczególnych ∆5,7- steroli w komórkach drożdży. W hodowli ciągłej zawartości trzech z tych steroli, ergosterolu, dehydroergosterolu oraz sterolu nieznanego, osiągnęły maksimum dla szybkości rozcieńczania wynoszących odpowiednio 0,74, 0,102 i 0,131 h-1. W przypadku ergosterolu i sterolu nieznanego były to szybkości, powyżej których w środowisku hodowlanym wyraźnie rosła zawartość etanolu. Zawartość czwartego z ∆5,7 - steroli, tj. dihydroergosterolu, była rosnącą funkcją szybkości rozcieńczania. W hodowli okresowej z dolewem porcjowym, w której miało miejsce czysto tlenowe przyswajanie glukozy, zawartość poszczególnych ∆5,7- steroli w komórkach drożdży, oprócz dehydroergosterolu, zwiększała się wraz ze wzrostem właściwej szybkości wzrostu. Dokonując optymalizacji przy pomocy trzech wspomnianych wcześniej funkcji celu okazało się, że osiągają one swoje maksima dla zbliżonych wartości argumentu. Dotyczy to zarówno hodowli ciągłych jak i okresowych z dolewem porcjowym. Można zatem wydajnością ergosterolu zastąpić kryteria bardziej skomplikowane. Optymalna szybkość rozcieńczania dla hodowli ciągłej wynosiła 0,13 h-1, natomiast optymalny czas trwania hodowli okresowej z dolewem porcjowym wynosił od 6 do 8 godzin.

Słowa kluczowe

EN

production; ergosterol biosynthesis; vitamin D2; Saccharomyces cerevisiae

• Wydawca: -
• Czasopismo: Polish Journal of Food and Nutrition Sciences
• Rocznik: 2001
• Tom: 10
• Numer: 3
• Opis fizyczny: p.29-34,fig.

Twórcy

autor

Cibis E.

• University of Economics, Komandorska 118-120, 53-345 Wroclaw, Poland

autor

Garncarek Z.

autor

Miskiewicz T.

autor

Rychtera M.

autor

Borowiak D.