Optymalizacja produkcji 2,3-butanodiolu przez szczep Bacillus licheniformis NCIMB 8059 metodą płaszczyzny odpowiedzi

• Autorzy: Lesiecki M. , Czerniak A. , Leśniak D. , Płóciennik E.

Warianty tytułu

EN

Optimisation of 2,3-butanediol production by Bacillus licheniformis NCIMB 8059 strain using response surface method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy wykorzystano metodę płaszczyzny odpowiedzi w celu zoptymalizowania biosyntezy 2,3-butanodiolu przez szczep Bacillus licheniformis NCIMB 8059. Oceniono wpływ stężenia ekstraktu drożdżwego oraz jonów CH3COO", Fe2+i Mn2+ na końcową zawartość 2,3-butanodiolu w płynie pohodowlanym. Doświadczenie optymalizacyjne zaprojektowano w oparciu o plan D-optymalny obejmujący 25 wariantów hodowli. Zaobserwowano istotny (p < 0,05) wpływ stężenia ekstraktu drożdżowego oraz jonów CH3COO" i Mn2+na syntezę diolu. Na podstawie analizy statystycznej uzyskano optymalne wartości analizowanych zmiennych, wynoszące (g-dm3): ekstrakt drożdżowy - 4, CH3COONH4- 4, FeS04-7H20 - 0,1 oraz MnS04-H20 - 0,3, które odpowiadały końcowemu stężeniu 2,3-butanodiolu na poziomie 8,9 g-dm-3.

EN

Response surface method was used in this work in order to optimise the biosynthesis of 2,3-butanediol by strain Bacillus licheniformis NCIMB 8059. The effect of yeast extract and concentration of CH3COO", Fe2+and Mn2+ ions was evaluated on the final level of 2,3-butanediol in fermentation broth. The optimisation experiment was planned according to D-optimal design and consisted of 25 runs. Obtained results showed significant influence (p < 0,05) of the yeast extract, CH3COO" and Mn2+ concentration on the studied process. On the basis of statistic analysis, optimal values of analyzed variable were determined as follows (g-dm3): yeast extract - 4, CH3COONH4 - 4, FeS04-7 HzO - 0,1, MnS04-H20 - 0,3, that corresponded to 8,9 g-dm-3 final 2,3-butanediol concentration.

Słowa kluczowe

PL

2,3-butanodiol; Bacillus licheniformis; metoda płaszczyzny odpowiedzi

EN

2,3-butanediol; Bacillus licheniformis; response surface method

• Wydawca: Centralny Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Aparatury Badawczej i Dydaktycznej, COBRABiD sp. z.o.o
• Czasopismo: Aparatura Badawcza i Dydaktyczna
• Rocznik: 2013
• Tom: T. 18, nr 2
• Strony: 121--128
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Lesiecki M.

• Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Wydział Nauk o Żywności i Żywieniu, Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności

autor

Czerniak A.

• Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Wydział Nauk o Żywności i Żywieniu, Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności

autor

Leśniak D.

• Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Wydział Nauk o Żywności i Żywieniu, Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności

autor

Płóciennik E.

• Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Wydział Nauk o Żywności i Żywieniu, Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności

Bibliografia

• [1] Ragauskas A, J., Williams C. K., Davison B, H., Britovsek G., Cairney J,, Eckert C. A.: The path forward for biofuels and biomaterials. Science, 311, 2006,484-498.
• [2] Xiao-Jun J., He H., Ping-Kai 0.: Microbial 2,3-butanediol production: A state-of-the-art review, Biotechnol. Adv., 29, 2011, 351-364,
• [3] Hatti-Kaul R,, Tornvall U„, Gustafsson L., Borjesson P.: Industrial biotechnology for the production of bio-based chemicals - a cradle-to-grave perspective. Trends Biotechnol., 25, 2007, 119-124.
• [4] Celińska E., Grajek W.: Biotechnological production of 2,3-butanediol - Current state and prospects. Biotechnol. Adv., 27, 2009, 715-725.
• [5] Caspi R.: Acetoin biosynthesis I; Acetoin biosynthesis II; Butanediol biosynthesis. MetaCyc encyclopedia of metabolic pathways. Available via: http://metacyc.org/, 2008.
• [6] Jansen N. B., Tsao G. T.: Bioconversion of pentoses to 2,3-butanediol by Klebsiella pneumoniae. Adv. Biochem. Eng. Biotechnol., 27,1983,85-99.
• [7]Gottshalk 6.: Bacterial metabolism. Springer-Verlag; New York, 1986.
• [8] Xiao Z. J., Liu P. H., Qin J. Y., Xu P.: Statistical optimization of medium components for enhanced acetoin production from molasses and soybean meal hydrolysate. Appl. Microbiol. Biotechnol., 76, 2006, 61-68.
• [9] Yu E. K. C., Saddler J. N.: Enhanced production of 2,3-butanediol by Klebsiella pneumoniae grown on high sugar concentrations in the presence of acetic acid. Applied and Envir. Microbiol., 44, 1982, 777-784.
• [10] Nakashimada Y., Mabwoto B., Kashiwamuba T., Kakizono T., Nishion N.: Enhanced 2,3-butanediol production by addition of acetic acid in Paenibacillus polymyxa. J. of Biosc. And Bioeng,, 90,2000, 661-664.
• [11] Zeng A. P., Biebl H., Deckwer W. D.: Effect of pH. and acetic acid on growth and 2,3-butanediol production of Enterobacter aerogenes in continuous culture. Applied Microbiol. And Biotechnol., 33,1990, 485-489.
• [12] Garg S. K,, Jain A.: Fermentative production of 2,3-butanediol: a review. Bioresource Technol., 51, 1995,103-109.
• [13] Radler F., Zorg J.: Characterization of the enzyme involved in formation of 2-butanol from meso- 2,3-butanediol by lactic acid bacteria. Am. J. Enol. Vitic., 37,1986, 206-210.
• [14] Mallonee D. H., Speckman R. A.: Development of a mutant strain of Bacillus polymyxa showing enhanced production of 2,3-butanediol. Appl. Environ. Microbiol., 54,1988, 168-171.
• [15] Juni E., Heymi G. A,: A cyclic pathway for the bacterial dissimilation of 2,3-butanediol, acetylmi- ethylcarbinol and diacetyl. J. Bacterid., 72, 1956, 746-753.