Izolacja bakterii z rodzaju Clostridium zdolnych do konwersji glicerolu do 1,3-propanodiolu i wybór pożywki produkcyjnej do ich hodowli

• Autorzy: Dorota Orczyk , Daria Szymanowska-Powałowska

Warianty tytułu

Isolation of Bacteria of the Genus Clostridium and the Choice of the Media Conversion Glycerol to 1,3-Propanediol

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

Rozwijająca się produkcja biodiesla generuje duże ilości produktu odpadowego, jakim jest odpadowy glicerol. Mikrobiologiczna synteza 1,3-propanodiolu z odpadowego glicerolu jest korzystna z ekonomicznego i ekologicznego punktu widzenia. Celem niniejszej pracy był screening bakterii z rodzaju Clostridium zdolnych do wydajnej konwersji glicerolu do 1,3-propanodiolu. Wyizolowano 45 szczepów, z których większość okazała się bardzo dobrymi producentami 1,3-propanodiolu. Szczepy testowano na różnych pożywkach produkcyjnych, co pozwoliło na wytypowanie pożywki zapewniającej wysoką wydajność syntezy 1,3-propanodiolu. Szczególną uwagę zwrócono na rodzaj użytego surowca (glicerol czysty i odpadowy). Najlepszy zidentyfikowany szczep (Clostridium butyricum 1.1.) namnażano w hodowli bioreaktorowej. (abstrakt oryginalny)

EN

The production of biodiesel generates large quantities of a waste product, namely a raw glycerol. The microbial production of 1,3-propanediol from raw glycerol is beneficial from both an economic and environmental perspective. The aim of this study was to screen and test cultures of bacteria of the genus Clostridium which can convert glycerol to 1,3-propanediol. A total of 45 strains were isolated and a vast majority of them turned out to be good producers of 1,3-propanediol. The strains were tested on different media which allowed to determine the optimal medium that ensures high efficiency of synthesis of 1,3-propanediol. Particular attention was paid to the type of glycerol used (pure and crude glycerol). In addition, the best identified strain (Clostridium butyricum 1.1.) was analyzed in submerged culture on the bioreactor scale. (original abstract)

Słowa kluczowe

PL

Biotechnologia

EN

Biotechnology

• Czasopismo: Nauki Inżynierskie i Technologie / Uniwersytet Ekonomiczny we Wrocławiu
• Rocznik: 2012
• Numer: nr 2 (5)
• Strony: 44--59

Twórcy

autor

Dorota Orczyk

• Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu

autor

Daria Szymanowska-Powałowska

• Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu

Bibliografia

• Barbirato F., Himmi E.H., Conte T., Bories A., 1,3-propanediol production by fermentation: An interesting way to valorize glycerin from the ester and ethanol industries, "Industrial Crops and Products" 1998, 7, s. 281-289.
• Biebl H., Marten S., Hippe H., Deckwer W.D., Glycerol conversion to 1,3-propanediol by newly isolated clostridia, "Applied Microbiology and Biotechnology" 1992, 36, s. 592-597.
• Biebl H., Menzel K., Zeng A.P., Deckwer W.D., Microbial production of 1,3-propanediol, "Applied Microbiology and Biotechnology" 1999, 52, s. 289-297.
• Colin T., Bories A., Moulin G., Inhibition of Clostridium butyricum by 1,3 -propanediol and diols during glycerol fermentation, "Applied Microbiology and Biotechnology" 2000, 54, s. 201-205.
• Colin T., Bories A., Lavigne C., Moulin G., Effect of acetate and butyrate during glycerol fermentation by Clostridium butyricum, "Current Microbiology" 2001, 43, s. 238-243.
• Drożdżyńska A., Leja K., Czaczyk K., Biotechnological production of 1,3-propanediol from crude glycerol, "Journal of Biotechnology, Computational Biology and Bionanotechnology" 2011, 1, s. 92-100.
• Gaca J., Faza glicerynowa po produkcji biodiesla - odpad czy cenny surowiec?, "Czysta Energia" 2006, 11,34-35.
• González-Pajuelo M., Andrade J.C., Vasconcelos I., Production of 1,3-propanediol by Clostridium butyricum VPI 3266 using a synthetic medium and raw glycerol, "Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology" 2004, 31, s. 442-446.
• Gungormusler M., Gonen C., Ozdemir G., Azbar N., 1,3-Propanediol production potential of Clostridium saccharobutylicum NRRL B-643, "New Biotechnology" 2010, 27, s. 782-788.
• Heyendrix M., Devos P., Vancanneyt M., De Ley J., The fermentation of glycerol by Clostridium butyricum LMG. 1212 t2 and 1213 t1 and Clostridium pasteurianum LMG 3285, "Applied Microbiology and Biotechnology" 1991, 34, s. 637-642.
• Himmi E.L., Bories A., Barbirato F., Nutrient requirements for glycerol conversion to 1,3-propanediol by Clostridium butyricum, "Bioresource Technology" 1999, 67, s. 123-128.
• Hirschmann S., Baganz K., Koschik I., Vorlop K.D., Development of an integrated bioconversion process for the production of 1,3-propanediol from raw glycerol waters, "Landbauforsch Völkenrode" 2005, 55, s. 261-267.
• Katrlík J., Vostiar I., Sefcovicová J., Tkác J., Mastihuba V., Valach M., Stefuca V., Gemeiner P., A novel microbial biosensor based on cells of Gluconobacter oxydans for the selective determination of 1,3-propanediol in the presence of glycerol and its application to bioprocess monitoring, "Analytical and Bioanalytical Chemistry" 2007, 388, s. 287-295.
• Kośmider A., Czaczyk K., Perspektywy wykorzystania glicerolu w procesach biotechnologicznych, "Postępy Mikrobiologii" 2009, 48(4), s. 277-287.
• Kośmider A., Drożdżyńska A., Czaczyk K., Możliwości wykorzystania surowców odpadowych w procesie fermentacji propionowej, "Żywność. Nauka. Technologia. Jakość" 2009, 6(67), s. 47-58.
• Kusharyoto W., Andriani D., Sari M., Sulistinah N., Sunarko B., Production of 1,3-propanediol by Clostridium butyricum p50b1 using commercial and raw glycerol from biodiesel production, "International Seminar Biotechnology" 2011, s. 1-11.
• Markowska J., Rynek biomasy i biopaliw w Polsce. "Przemysł Spożywczy" 2007, 7, s. 19-21.
• Menzel K., Zeng A.P., Deckwer W.D., High concentration and productivity of 1,3-propanediol from continuous fermentation of glycerol by Klebsiella pneumonia, "Enzyme and Microbial Technology" 1997, 20, s. 82-86.
• Metsoviti M., Paramithiotis S., Drosinos E.H., Galiotou-Panayotou M., Nychas G-J. E., Zeng A-P., Papanikolaou S., Screening of bacterial strains capable of converting biodiesel-derived raw glycerol into 1,3-propanediol, 2,3-butanediol and etanol, "Engineering in Life Science" 2012, 1, s. 57-68.
• Moon Ch., Ahn J-H., Kim S.W., Sang B-I., Um Y., Effect of Biodiesel-derived Raw Glycerol on 1,3-Propanediol Production by Different Microorganisms, "Applied Biochemistry and Biotechnology" 2010, 161, s. 502-510.
• Papanikolaou S., Ruiz-Sanchez P., Pariset B., Blanchard F., Fick M., High production of 1,3-propanediol from industrial glycerol by a newly isolated Clostridium butyricum strain, "Journal of Biotechnology" 2000, 77, s. 191-208.
• Ringel A.K., Wilkens E., Hortig D., Willke T., Vorlop K.D., An improved screening method for microorganisms able to convert crude glycerol to 1,3-propanediol and to tolerate high product concentrations, "Applied Microbiology and Biotechnology" 2011, 3, s. 1049-1056.
• Rywińska A., Juszczyk P., Gryszkin A., Rymowicz W., Charakterystyka pół ciągłej biosyntezy kwasu cytrynowego z glicerolu przez drożdże. "Acta Scientiarum Polonorum, Biotechnologia" 2009, 8(3), s. 3-14.
• Saxena R.K., Anand P., Saran S., Isar J., Microbial production of 1,3-propanediol: recent developments and emerging opportunities, "Biotechnology Advances" 2009, 27, s. 895-913.
• Solomon H.M., Rhodehamel E.J., Kautter D.A., Clostridium botulinum. (In)Bacteriological analytical manual 8th ed. FDA, Washington State Deferred Compensation Program 1995, s. 1701-1710.
• Sulewski M., Gaca J., Szmyt M., Wamka E., Problemy zagospodarowania gliceryny otrzymanej przy produkcji biodiesla, II Eco-Euro-Energia, materiały konferencyjne 2005, s. 351-356.
• Szymanowska-Powałowska D., Drożdżyńska A., Powałowski Sz., Grajek W., Isolation of new strains of bacteria able to synthesize 1,3-propanediol from glycerol, "Journal of Cleaner Production" 2012, w druku.
• Taconi K.A., Venkataramanan K.P., Johnson D.T., Growth and solvent production by Clostridium pasteurianum ATCC® 6013™ utilizing biodiesel-derived crude glycerol as the sole carbon source, "Environmental Progress & Sustainable Energy" 2008, 28, s. 100-110.
• Wadhwani T., Desai K., Patel D., Lawani D., Bahaley P., Joshi P., Kothari V., Effect of various solvents on bacterial growth in context of determining MIC of various antimicrobials, "The Internet Journal of Microbiology" 2009, 7(1).
• Yazdani S.S., Gonzales R., Anaerobic fermentation of glycerol: a path to economic viability for the biofuels industry, "Current Opinion in Biotechnology" 2007, 18, s. 213-218.