Wpływ stężenia glukozy na syntezę kwasu szczawiowego przez Aspergillus niger

• Autorzy: Walaszczyk E. , Dawidowicz K. , Gasiorek E. , Podgorski W.

Warianty tytułu

EN

Influence of glucose concentration on oxalic acid synthesis by Aspergillus niger

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy było zbadanie wpływu stężenia glukozy, jako jedynego źródła węgla, na tworzenie produktu w procesie syntezy kwasu szczawiowego przez Aspergillus niger we wgłębnej hodowli okresowej. Badania prowadzono w podłożach syntetycznych zawierających glukozę rozcieńczoną do poziomu 100, 125, 150 i 175 g·dm-3. Najwyższe stężenie produktu, wynoszące 64,2 g·dm-3, uzyskano w podłożu zawierającym glukozę w ilości 150 g·dm-3. W wariancie tym stwierdzono także obecność kwasów towarzyszących: cytrynowego w stężeniu 15,4 g·dm-3 i glukonowego w stężeniu 28,7 g·dm-3. Współczynnik homofermentatywności procesu wyniósł 59,2%. Najwyższą szybkość tworzenia produktu i najwyższą wydajność substratową, wynoszące odpowiednio 2,9 g·dm-3·d-1 i 61,6%, uzyskano w podłożu ze stężeniem substratu na poziomie 100 g·dm-3. Uznano, że optymalne stężenie glukozy w podłożu, ze względu na maksymalizację stężenia produktu, wynosi 150 g·dm-3.

EN

The aim of the work was to examine the influence of glucose concentration as a sole carbon source on oxalic acid synthesis by Aspergillus niger in submerged fer- mentation. Cultivations were conducted in synthetic medium containing glucose di- luted to 100, 125, 150 and 175 g·dm-3. The highest product concentration 64,2 g·dm-3 was obtained in medium containing 150 g·dm-3 of glucose. There were also 15,4 g·dm-3 of citric acid and 28,7 g·dm-3 of gluconic acid present. Chemical selectivity of the process was 59,2%. The highest productivity and the highest substrate yield equalled respective- ly 2,9 g·dm-3·d-1 and 61,6% was obtained in medium containing 100 g·dm-3 of substrate. In conclusion, optimal glucose concentration in medium was recognised as 150 g•dm-3 be- cause of the highest product concentration.

Słowa kluczowe

PL

Aspergillus niger; kwas szczawiowy; biosynteza; glukoza

EN

Aspergillus niger; oxalic acid; biosynthesis; glucose

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Biotechnologia
• Rocznik: 2014
• Tom: 13
• Numer: 4
• Opis fizyczny: s.19-28,tab.,wykr.,bibliogr.

Twórcy

autor

Walaszczyk E.

• Katedra Bioutylizacji Odpadów Rolno-Spożywczych, Instytut Chemii i Technologii Żywności, Uniwersytet Ekonomiczny we Wrocławiu, ul.Komandorska 118-120, 53-345 Wrocław

autor

Dawidowicz K.

• Katedra Bioutylizacji Odpadów Rolno-Spożywczych, Instytut Chemii i Technologii Żywności, Uniwersytet Ekonomiczny we Wrocławiu, ul.Komandorska 118-120, 53-345 Wrocław

autor

Gasiorek E.

• Katedra Bioutylizacji Odpadów Rolno-Spożywczych, Instytut Chemii i Technologii Żywności, Uniwersytet Ekonomiczny we Wrocławiu, ul.Komandorska 118-120, 53-345 Wrocław

autor

Podgorski W.

• Katedra Bioutylizacji Odpadów Rolno-Spożywczych, Instytut Chemii i Technologii Żywności, Uniwersytet Ekonomiczny we Wrocławiu, ul.Komandorska 118-120, 53-345 Wrocław

Bibliografia

• Aghaie E., Pazouki M., Hosseini M.R., Ranjbar M., Ghavipanejeh F., 2009. Response surface me­thodology (RSM) analysis of organic acid production for Kaolin beneficiation by Aspergillus niger. Chemical Engineering Journal, 147, 245-251.
• Andre A., Diamantopoulou P., Philippoussis A., Sarris D., Komaitis M., Papanikolaou A., 2010. Biotechnological conversions of bio-diesel derived waste glycerol into added-value compounds by higher fungi: production of biomass, single cell oil and oxalic acid. Industrial Crops and Products, 31, 407-416.
• Behera S.K., Panda P.P., Singh S., Pradhan N., Sukla L.B., Mishra B.K., 2011. Study on reaction mechanism of bioleaching of nickel and cobalt from lateritic chromite overburdens. Internatio­nal Biodeterioration and Biodegradation, 65, 1035-1042.
• Biswas S., Dey R., Mukherejee S., Banerjee P.C., 2013. Bioleaching of nickel and cobalt from late­ritic chromite overburden using the culture filtrate of Aspergillus niger. Applied Biochemistry and Biotechnology, 170, 1547-1559.
• Bomstein R.A., Johnson M.J., 1952. The mechanism of formation of citrate and oxalate by Asper­gillus niger. The Journal of Biological Chemistry, 198, 1, 143-153.
• Cameselle C., Bohlmann J.T., Nunez M.J., Lema J.M., 1998. Oxalic acid production by Aspergillus niger. Part I: Influence of sucrose and milk whey as carbon source. Bioprocess Engineering, 19, 247-252.
• Cleland W.W., Johnson M.J., 1956. Studies on the formation of oxalic acid by Aspergillus niger. The Journal of Biological Chemistry, 220, 2, 595-606.
• Foryś E., Podgórski, W. 2004. Application of replicated 23 full factorial central composite circum­scribed design of experiment (CCC DOE) for optimization for oxalate biosynthesis by Asper­gillus niger W78C. Acta Scientiarum Polonorum. Biotechnologia, 3 (1-2) 2004, 43-53.
• Gadd M.G., Bahri-Esfahani J., Li Q., Rhee Y.J., Wei Z., Fomina M., Liang X., 2014. Oxalate pro­duction by fungi: significance in geomycology, biodeterioration and bioremediation. Fungal Biology Reviews, 28, 36-55.
• Gąsiorek E., Fronia J., Firuta P., Podgórski W. 2007. Makuch rzepakowy jako substrat do biosyn­tezy kwasu szczawiowego metodą solid state. Acta Scientiarum Polonorum. Biotechnologia, 6 (3), 27-32.
• Gąsiorek E., Walaszczyk E., Podgórski W., 2013. Makuch słonecznikowy jako substrat w równo­czesnej syntezie kwasu szczawiowego i enzymów celulolitycznych przez pleśnie Aspergillus niger. Nauki Inżynierskie i Technologie, 4 (11), 39-49.
• Huang H., Jing G., Guo L., Zhang D., Yang B., Duan X., Ashraf M., Jiang Y., 2013. Effect of oxalic acid on ripening attributes of banana fruit during storage. Postharvest Biology and Technology, 84, 22-27.
• Jin P., Zhu H., Wang L., Shan T., Zheng Y., 2014. Oxalic acid alleviates chilling injury in peach fruit by regulating energy metabolism and fatty acid contents. Food Chemistry, 161, 87-93.
• Kubicek C.P., Schreferl-Kunar G., Wohrer W., Rohr M. 1988. Evidence for a cytoplasmic pathway of oxalate biosynthesis in Aspergillus niger. Applied and Environmental Microbiology, 54, 3, 633-637.
• Li P., Zheng X., Liu Y., Zhu Y., 2014. Pre-storage application of oxalic acid alleviates chilling injury in mango fruit by modulating proline metabolism and energy status under chilling stress. Food Chemistry, 142, 72-78.
• Mandal S.K., Banerjee P.C., 2005. Submerged production of oxalic acid from glucose by immobi­lized Aspergillus niger. Process Biochemistry, 40, 1605-1610.
• Massey L.K. 2007. Food oxalate: Factors affecting measurement, biological variation, and bioava­ilability. Journal of Dietetic Association, 107, 1191-1194.
• Musiał I., Cibis E., Rymowicz W., 2011. Designing a process of kaolin bleaching in an oxalic acid enriched medium by Aspergillus niger cultivated on biodiesel-derived waste composed of gly­cerol and fatty acids. Applied Clay Science, 52, 277-284.
• Musiał I., Rymowicz W., Lenart D., Witkowska D., 2005. Wykorzystanie porafinacyjnych kwasów tłuszczowych do biosyntezy kwasu szczawiowego przez Aspergillus niger w warunkach obni­żonego pH. Biotechnologia, 2 (2), 37-45.
• Musiał I., Rymowicz W., Witkowska D., 2006. Effect of Span 20 concentration on oxalic acid production from post-refinery fatty acids by Aspergillus niger XP. Chemical Papers, 60 (5), 388-390.
• Musiał I., Rymowicz W., Witkowska D., 2008. Biosynteza kwasu szczawiowego z porafinacyjnych kwasów tłuszczowych przez Aspergillus niger w hodowlach półciągłych. Acta Scientiarum Po­lonorum. Biotechnologia, 7 (2), 3-11.
• Papagianni M., 2007. Advances in citric acid fermentation by Aspergillus niger. biochemical aspects, membrane transport and modeling. Biotechnology Advances, 25, 244-263.
• Pedersen H., Christiansen B., Hjort C., Nielsen J. 2000. Construction and characterization of an oxalic acid nonproducing strain of Aspergillus nger. Metabolic Engineering, 2, 34-41.
• Podgórski W., 2002. Kształtowanie aktywności oddechowej i kwasotwórczej Aspergillus niger podczas produkcji kwasu cytrynowego w podłożach z melasą trzcinową. Praca habilitacyjna. Prace Naukowe nr 914 Akademii Ekonomicznej we Wrocławiu. Monografie i Opracowania nr 144, Wrocław.
• Podgórski W., 2005. Kinetyczny model wzrostu Aspergillus niger W78B w okresowym procesie biotransformacji glukozy do kwasu glukonowego. Inżynieria i Aparatura Chemiczna, 44 (36), 79-80.
• Podgórski W., Gąsiorek E., Leśniak W., Gadomski K., 2004. Bioutilization and biotransformation of wastes and by-products from food industry into organic acids. Acta Scientiarum Polonorum. Biotechnologia, 3 (1-2), 55-66.
• Podgórski W., Leśniak W. 2003. Biochemical method of oxalic acid production from beet molasses. Chemical Papers, 57, 6, 408-412.
• Ruijter G.J.G., van de Vondervoort P.J.I., Visser J., 1999. Oxalic acid production by Aspergil­lus niger. an oxalate-non-producing mutant produces citric acid at pH 5 and in the presence of manganese. Microbiology, 145, 2569-2576.
• Rymowicz W., Lenart D., 2003. Oxalic acid production from lipids by a mutant of Aspergillus niger at different pH. Biotechnology Letters, 25, 955-958.
• Santoro R., Cameselle C., Rodriguez-Couto S., Sanroman A., 1999. Influence of milk whey, nitro­gen and phosphorus concentration on oxalic acid production by Aspergillus niger. Bioprocess Engineering, 20, 1-5.
• Sawada H., Murakami T. 2000. Oxalic acid [in.] Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Techno­logy. Wiley-Interscience, New York (USA), 1-19.
• Strasser H., Burgstaller W., Schinner F., 1994. High-yield production of oxalic acid for metal le­aching processes by Aspergillus niger. FEMS Microbiology Letters, 119, 365-370.
• Walaszczyk E., Podgórski W., Marzec D., 2011. Wpływ makroelementów na proces biosyntezy kwasu szczawiowego z glicerolu przez Aspergillus niger. Żywność. Nauka. Technologia. Ja­kość, 1 (74), 165-172.
• Yoruk R., Marshall M.R., 2009. Importance of pH and antibrowning activity of oxalic acid. Journal of Food Biochemistry, 33, 522-534.
• Zheng X., Tian S., 2006. Effect of oxalic acid on control of postharvest browning of litchi fruit. Food Chemistry, 96, 519-523.
• Zheng X., Jing G., Liu Y., Jiang T., Jiang Y., Li J., 2012. Expression of expansion gene, MiExpA1, and activity of galactoxidase and polygalacturonase in mango fruit as affected by oxalic acid during storage at room temperature. Food Chemistry, 132, 849-854.