Charakterystyka półciągłej biosyntezy kwasu cytrynowego z glicerolu przez drożdże

• Autorzy: Rywinska A. , Juszczyk P. , Gryszkin A. , Rymowicz W.

Warianty tytułu

EN

Characteristic of citric acid biosynthesis from raw glycerol by yeast in repeated-batch fermentation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Badano aktywność kwasotwórczą oraz stan fizjologiczny szczepu Y. lipoly- tica Wratislavia 1.31 podczas półciągłej biosyntezy kwasu cytrynowego z glicerolu odpa­dowego. Proces rozpoczęto jako hodowlę fed-batch, a następnie przeprowadzono 8 cykli hodowlanych, różniących się objętością wymienianego podłoża. W pierwszych czterech cyklach wymieniano około 30% (0,4 dm3), w kolejnych 40% (0,5 dm3) objętości robo­czej bioreaktora. Wymiana 0,4 dm3 podłoża umożliwiała otrzymanie do 175 g-dm-3 kwasu cytrynowego z wydajnością 0,66 g-g-1. Zwiększenie wymienianej objętości podłoża wpłynęło na obniżenie stężenia kwasu cytrynowego do 120 g-dm"3; wzrost stężenia bio­masy, erytrytolu oraz wzrost udziału w populacji komórek o objętości powyżej 60 m3. Ocena stanu fizjologicznego drożdży podczas długoterminowego procesu wykazała ich dobrą żywotność oraz wysoką stabilność genetyczną i fenotypową.

EN

The objective of the current study was to determine growth and acid-forming activities, morphology and physiology of Yarrowia lipolytica Wratislawia 1.31. The process was started as a fed-batch cultivation after that repeated batch cultivation was car­ried out in 4 batches for each volume of changing medium (0.4 and 0.5 dm3). When 0.4 dm3 of fresh medium was exchanged this strain produced 175 g • dm-3 citric acid and the citric acid yield was high 0.66 g-g-1. Increasing the volume of medium exchanged (to 0.5 dm3) affected the lower concentration of citric acid to 120 g • dm-3 but increase the con­centration of biomass and erythritol was observed. Physiological state assessment of yeasts used in the study showed their good viability and high genetic and phenotypic stability.

Słowa kluczowe

PL

drozdze; Yarrowia lipolytica; kwas cytrynowy; produkty odpadowe; glycerol; biosynteza

EN

yeast; Yarrowia lipolytica; citric acid; waste product; glycerol; biosynthesis

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Biotechnologia
• Rocznik: 2009
• Tom: 08
• Numer: 3
• Opis fizyczny: s.3-13,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Rywinska A.

• Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, ul.C.K.Norwida 25, 50-375 Wrocław

autor

Juszczyk P.

• Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, ul.C.K.Norwida 25, 50-375 Wrocław

autor

Gryszkin A.

• Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, ul.C.K.Norwida 25, 50-375 Wrocław

autor

Rymowicz W.

• Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, ul.C.K.Norwida 25, 50-375 Wrocław

Bibliografia

• Anastassiadis S., Aivasidis A., Wandrey C., 2002. Citric acid production by Candida strains under intracellular nitrogen limitation. Appl. Microbiol. Biotechnol., 60, 81-87.
• Anastassiadis S., Rhem H.J., 2006. Citric acid production from glucose by yeast Candida oleophila ATCC 20177 under batch, continuous and repeated batch cultivation. Electron. J. Biotechnol., 9, 26-39.
• Arzumanov T.E., Shishkanova N.V., Finogenova T.V., 2000a. Biosynthesis of citric acid by Yarrowia lipolytica repeat-batch culture on ethanol. Appl. Microbiol. Biotechnol., 53 (5), 525-529.
• Arzumanov T.E., Sidorov I.A., Nadezdha V.S., Finogenova T.V., 2000b. Mathematical modeling of citric acid production by repeated batch culture. Enzyme Microb. Technol., 26, 826-833.
• Aurich A., Forster A., Mauersberger S., Barth G. Stottmeister U., 2003. Citric acid production from renewable resources by Yarowia lipolytica. Biotechnol. Adv., 21, 454-455.
• Bednarski W., 1990. Wybrane aspekty utrwalania oraz przechowywania drobnoustrojów przemy­słowych. Przem. Ferm. Owoc.-Warzyw., 3, 13-14.
• Bubbico R., Presti S., Bravi M., Moresi M., Spinosi M., 1996. Repeated batch citrate production by Yarrowia lipolytica using yeast recycling by cross-flow microfiltration. Agro Food-Ind. Hi-Tech., 3, 35-38.
• Chen X., Xiu Z., Wang J., Zhang D., Xu P., 2003. Stechiometrie analysis and experimental inves­tigation of glycerol bioconversion to 1,3-propanediol by Klebsiella pneumoniae under microaerobic conditions. Enzyme Microb. Technol., 33(4), 386-394.
• Goldberg D., Ellis G., 1983. Isocitrate dehydrogenase, [in:] Bergmeyer H.U. (ed). Methods of enzymatic analysis. Verlag Chemie, Weinheim, 3, 183-190.
• Ito T., Nakashimada Y., Senba K., Matsui T., Nishio N., 2005. Hydrogen and ethanol production from glycerol-containing wastes discharged after biodiesel manufacturing process. J. Biosci. Bioeng., 100(3), 260-265.
• Kamzolova S.V., Finogenova T.V., Morgunov I.G., 2008. Microbial production of citric and isocitric acids from sunfower oil. Food Technol. Biotechnol., 46(1), 51-59.
• Kamzolova S.V., Morgunov I.G., Aurich A., Perevoznikova O.A., Shishkanova N.V., Finogenova T.V., Stottmeister U., 2005. Lipase secretion and citric acid production in Yarrowia lipolytica yeast grown on animal and vegetable fat. Food Technol. Biotechnol., 43, 113-122.
• Kets E.P.W., Galinski E.A., De Wit M., De Bont J.A.M., Heipieper H.J., 1996. Mannitol, a novel bacterial compatible solute in Pseudomonasputida. S12. J. Bacteriol., 178, 6665-6670.
• Kim Y.H., Kang S.W., Lee J.H., Chang H.I., Yun C.W., Paik H.D., Kang C.W., Kim S.W., 2007. High cell density fermentation of Saccharomyces cerevisiae JUL3 in fed-batch culture for the production of ß-glucan. J. Ind. Eng. Chem., 13(1), 153-158.
• Kumar P.K.R., Singh A., Schügerl K., 1991. Fed-batch culture for direct conversion of cellulosic substrates to acetic acid/ethanol by Fusarium oxysporum. Proc. Biochem., 26, 209-216.
• Lee P.C., Lee W.G., Lee S.Y., Chang H.N., 2001. Succinic acid production with reduced by­product formation in the fermentation of Anaerobiospirillum succiniciproducens using glyce­rol as a carbon. Biotechnol. Bioeng., 72(1), 41-48.
• Levinson W.E., Kurtzman C.P., Kuo T.M., 2007. Characterization of Yarrowia lipolytica and related species for citric acid production from glycerol. Enzyme Microb. Technol., 41, 292-295.
• McKay I.A., Maddox I.S., Brooks J.D., 1994. High specific rates of glucose utilization under conditions of restricted growth are required for citric acid accumulation by Yarrowia lipolyti­ca IMK 2. Appl. Microbiol. Biotechnol., 41 (1), 73-78.
• Moresi M., 1994. Effect of glucose concentration on citric acid production by Y. lipolytica. J. Chem. Tech. Biotechnol., 60, 387-395.
• Papanikolaou S., Aggelis G., 2003. Modelling aspects of the biotechnological valorization of crude glycerol: production of citric acid by Yarrowia lipolytica and 1,3-propanediol by Clo­stridium butyricum. J. Chem. Technol. Biotech., 78(5), 542-547.
• Papanikolaou S., Muniglia L., Chevalot I., Aggelis A., Marc I., 2002. Yarrowia lipolytica as a potential producer of citric acid from raw glycerol. J. Appl. Microbiol., 92, 737-744.
• Parente E., Ricciardi A., Mancino M., Moresi M., 1995. Produzione di acido citrico da Yarrowia lipolytica con riciclo di biomassa per centrifugazione asettica. Ann. Microbiol. Enzym., 45, 97-107.
• Rymowicz W., Juszczyk P., Rywińska A., Żarowska B., Musiał I., 2005. Produkcja kwasu cytry­nowego z odpadowego glicerolu przez drożdże Yarrowia lipolytica. Biotechnologia, mono­grafie, 2 (2), 46-54.
• Rymowicz W., Rywińska A., 2003. Ciągła produkcja kwasu cytrynowego z syropu glukozowego przez mutanta Yarrowia lipolytica w reaktorze membranowym. Acta Sci. Pol. Biotechnol., 2(1-2), 2003, 21-30.
• Rymowicz W., Rywińska A., Żarowska B., Juszczyk P., 2006. Citric acid production from crude glycerol by acetate mutants of Yarrowia lipolytica. Chem. Pap., 60(5), 391-394.
• Rywińska A., Wojtatowicz M., Żarowska B., Rymowicz W., 2008. Biosynthesis of citric acid by yeast Yarrowia lipolytica A-101-1.31 under repeated batch cultivation, EJPAU 11(1).
• Rywińska A., Rymowicz W., Żarowska B., Musiał I., 2004. Characteristics of physiology state of Yarrowia lipolytica mutants during continuous citric acid production in membrane reactor on glucose syrup. Acta Sci. Pol. Biotechnol., 3 (1-2), 85-95.
• Rywińska A., Rymowicz W., Żarowska B., Wojtatowicz M., 2009. Biosynthesis of citric acid from glycerol by acetate mutants of Yarrowia lipolytica in fed-batch fermentation. Food Technol. Biotechnol., 47 (1) 1-6.
• Rywińska A., Wojtatowicz M., Rymowicz W., 2006. Citric acid biosynthesis by Yarrowia lipoly­tica A-101-1.31 under deficiency of various medium macrocomponents. EJPAU 9(1).
• Rywińska A., Wojtatowicz M., Wielebińska A., 2003. Otrzymywanie mutantów Fil- drożdży Yarrowia lipolytica do produkcji kwasu cytrynowego. Acta Sci. Pol. Biotechnol. 2 (1-2), 11-20.
• Wojtatowicz M., Rymowicz W., 1995. Produktywność i wydajność drożdżowej fermentacji cytrynowej w różnych systemach hodowlanych. Biotechnologia, 2 (29), 123-129.
• Żarowska B., Rymowicz W., Rywińska A., Musiał I., 2004. Characteristics of continuous citric acid biosynthesis by acetate mutants of Yarowia lipolytica on fructose syrup. Acta Sci. Pol. Biotechnol., 3 (1-2), 85-95.