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Biotechnology and bioengineering2011Sep01Vol.108issue(9)

混合微生物培養を使用した乳酸からのポリヒドロキシブチレート産生

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文献タイプ:
  • Journal Article
  • Research Support, Non-U.S. Gov't
概要
Abstract

この研究では、混合培養を生成するポリ-3-ヒドロキシブチレート(PHB)の濃縮のための乳酸および乳酸/酢酸混合物の使用を調査しました。混合培養は、ごちそうファミン体制を確立したシーケンスバッチリアクター(SBR)に濃縮されました。SBRは、酢酸塩の上位PHB生成株(すなわち、12時間のサイクル長、1日SRT、30°C)の濃縮を可能にすることが以前に示された条件下で操作されました。最終的に2つの新しい混合培養が活性汚泥から濃縮されました。乳酸に濃縮された混合培養は、新規のガンマプロテオバクテリウムによって支配されていました。この濃縮は、6時間以内に90 wt%PHBを超えるPHBを蓄積する可能性があります。これは、最終的なPHB含有量とバイオマス特異的PHB産生率に関して、細菌培養で現在報告されている最良の結果です。酢酸塩と乳酸の混合物で濃縮された2番目の混合培養は、8時間強で最大84重量%PHBを生成できます。この培養における主要な細菌種は、酸性科ヌーラン酸化剤とThauera selenatisであり、どちらも大量のPHBを蓄積することが報告されています。データは、P。isidivoransが酢酸変換の専門家であるのに対し、Thauera sp。乳酸変換の専門家です。この作業の主な結論は、異なる基質の使用が微生物組成に直接影響を与えるが、PHB生産プロセスの機能に大きな影響を与えないということです。

この研究では、混合培養を生成するポリ-3-ヒドロキシブチレート(PHB)の濃縮のための乳酸および乳酸/酢酸混合物の使用を調査しました。混合培養は、ごちそうファミン体制を確立したシーケンスバッチリアクター(SBR)に濃縮されました。SBRは、酢酸塩の上位PHB生成株(すなわち、12時間のサイクル長、1日SRT、30°C)の濃縮を可能にすることが以前に示された条件下で操作されました。最終的に2つの新しい混合培養が活性汚泥から濃縮されました。乳酸に濃縮された混合培養は、新規のガンマプロテオバクテリウムによって支配されていました。この濃縮は、6時間以内に90 wt%PHBを超えるPHBを蓄積する可能性があります。これは、最終的なPHB含有量とバイオマス特異的PHB産生率に関して、細菌培養で現在報告されている最良の結果です。酢酸塩と乳酸の混合物で濃縮された2番目の混合培養は、8時間強で最大84重量%PHBを生成できます。この培養における主要な細菌種は、酸性科ヌーラン酸化剤とThauera selenatisであり、どちらも大量のPHBを蓄積することが報告されています。データは、P。isidivoransが酢酸変換の専門家であるのに対し、Thauera sp。乳酸変換の専門家です。この作業の主な結論は、異なる基質の使用が微生物組成に直接影響を与えるが、PHB生産プロセスの機能に大きな影響を与えないということです。

In this study we investigated the use of lactate and a lactate/acetate mixture for enrichment of poly-3-hydroxybutyrate (PHB) producing mixed cultures. The mixed cultures were enriched in sequencing batch reactors (SBR) that established a feast-famine regime. The SBRs were operated under conditions that were previously shown to enable enrichment of a superior PHB producing strain on acetate (i.e., 12 h cycle length, 1 day SRT and 30°C). Two new mixed cultures were eventually enriched from activated sludge. The mixed culture enriched on lactate was dominated by a novel gammaproteobacterium. This enrichment can accumulate over 90 wt% PHB within 6 h, which is currently the best result reported for a bacterial culture in terms of the final PHB content and the biomass specific PHB production rate. The second mixed culture enriched on a mixture of acetate and lactate can produce up to 84 wt% PHB in just over 8 h. The predominant bacterial species in this culture were Plasticicumulans acidivorans and Thauera selenatis, which have both been reported to accumulate large amounts of PHB. The data suggest that P. acidivorans is a specialist on acetate conversion, whereas Thauera sp. is a specialist on lactate conversion. The main conclusion of this work is that the use of different substrates has a direct impact on microbial composition, but has no significant effect on the functionality of PHB production process.

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