Czasopismo | PRZEMYSŁ CHEMICZNY | Rocznik 2019 - zeszyt 8

Optymalizacja źródła azotu w podłożu hodowlanym z odpadowym glicerolem do otrzymywania dihydroksyacetonu

Optimization of the nitrogen source in the culture medium with waste glycerol for the production of dihydroxyacetone

10.15199/62.2019.8.20

nr katalogowy: 121953
10.15199/62.2019.8.20

Streszczenie

Celem pracy był wybór źródła azotu oraz optymalizacja stężenia azotu, potasu i magnezu w podłożu hodowlanym służącym do otrzymywania dihydroksyacetonu (DHA) metodą biokonwersji odpadowego glicerolu przez szczep Gluconobacter oxydans LMG 1385. Najlepszym źródłem azotu do otrzymywania DHA okazał się ekstrakt drożdżowy oraz siarczan amonu. Optymalizację stężenia siarczanu amonu i siarczanu magnezu oraz diwodorofosforanu potasu w podłożu hodowlanym wykonano metodą programowania celowego, uwzględniając jako kryterium maksymalizację końcowego stężenia DHA oraz szybkości objętościowej konwersji glicerolu do DHA. Optymalne stężenia (NH4)2SO4, MgSO4∙7H2O oraz KH2PO4 wynosiły odpowiednio 12,216, 0,759 i 0 g/dm3, co pozwalało na uzyskanie końcowego stężenia DHA wynoszącego 40,861 g/dm3, przy objętościowej szybkości biokonwersji glicerolu równej 0,337 g/(dm3∙h).

Abstract

A bioconversion of waste glycerol to dihydroxyacetone (DHA) was performed by the Gluconobacter oxydans strain LMG 1385 on the (NH4)2SO4, NH4NO3, NH4Cl, peptone and yeast extract-contg. culture media. The best source of N were the yeast extract and (NH4)2SO4. The optimization of (NH4)2SO4, MgSO4 and KH2PO4 concns. in the culture medium was carried out using the multi-criteria goal attainment method. Their concns. 12.216, 0.759 and 0 g/L, resp., allowed to obtain a final DHA concn. of 40.861 g/L with a vol. rate of glycerol bioconversion equal to 0.337 g/(L∙h).

Bibliografia

[1] S.R. Green, E.A. Whalen, E. Molokie, J. Biochem. Microbiol. Technol. Eng. 1961, 3, nr 4, 351.
[2] C.J. Rogers, Aesth. Surg. J. 2005, 25, nr 4, 413.
[3] D. Schmid, E. Belser, F. Zülli, Cosmetics Toiletries Magazine Com. 2007, 122, nr 7, 55.
[4] Z.D. Draelos, Am. J. Clin. Dermatol. 2002, 3, nr 5, 317.
[5] J.J. Yourick, M.L. Koenig, D.L. Yourick, R.L. Bronaugha, Toxicol. Appl. Pharmacol. 2004, 195, nr 3, 309.
[6] S.B. Levy, Derm. Therapy 2001, 14, 215.
[7] B.C. Nguyen, I.E. Kochevar, Br. J. Dermatol. 2003, 149, nr 2, 332.
[8] B. Choquenet, C. Couteau, E. Paparis, L.J.M. Coiffard, J. Dermatol. 2009, 36, 587.
[9] P.W. Henderson, D.J.M. Kadouch, S.P. Singh, P.N. Zawaneh, J. Weiser, S. Yazdi, A. Weinstein, U. Krotscheck, B. Wechsler, D. Putnam, J.A. Spector, J. Biomed. Mater. Res. Part A 2010, 93, nr 2, 776.
[10] P.N. Zawaneh, S.P. Singh, R.F. Padera, P.W. Henderson, J.A. Spector, D. Putnam, Proc. Natl. Acad. Sci. 2010, 107, nr 24, 11014.
[11] H. Fesq, K. Brockow, K. Strom, M. Mempel, J. Ring, D. Abeck, Dermatology 2001, 203, 341.
[12] M. Misterska, J. Szulczyńska-Gabor, R. Żaba, Post. Dermatol. Alergol. 2009, 26, nr 4, 212.
[13] B. Zegarska, E. Kaczmarek-Skamira, R. Czajkowski, D. Olszewska- -Słonina, Dermatol. Kliniczna 2008, 10, nr 1, 41.
[14] N. Rajatanavin, S. Suwanachote, S. Kulkollakarn, Int. J. Dermatol. 2008, 47, nr 4, 402.
[15] C.R. Taylor, C. Kwangsukstith, J. Wimberly, N. Kollias, R.R. Anderson, Arch. Dermatol. 1999, 135, nr 5, 540.
[16] H. Niknahad, P.J. O’Brien, Toxicol. Appl. Pharmacol. 1996, 138, nr 1, 186.
[17] H. Niknahad, E. Ghelichkhani, Toxicol. Lett. 2002, 132, nr 2, 95.
[18] R.T. Stanko, J.E. Arch, Int. J. Obes. Relat. Metab. Disord. 1996, 20, nr 10, 925.
[19] J.L. Ivy, Med. Sci. Sports Exerc. 1998, 30, 837.
[20] O.A. Obeid, S.T. Bittar, N. Hwalla, P.W. Emery, Nutrition 2005, 21, nr 2, 224.
[21] K. Ślepokura, T. Lis, Wiad. Chem. 2006, 60, nr 1-2, 5.
[22] A. Dubin, A. Anioł, S. Bielecki, P. Borowicz, M. Czarnik, J. Kur, W. Kuźmierkiewicz, T. Pietrucha, R. Sławeta, M. Świtoński, W. Torbicz, M. Wieczorek, Stan i kierunki rozwoju biogospodarki, Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego, Warszawa 2007.
[23] S. Papanikolaou, L. Muniglia, I. Chevalot, G. Aggelis, I. Marc, J. Appl. Microbiol. 2002, 92, nr 4, 737.
[24] W. Rymowicz, P. Juszczyk, A. Rywińska, B. Żarowska, I. Musiał, Biotechnologia. Monografie 2005, 2, nr 2, 46.
[25] W.E. Levinson, C.P. Kurtzman, T.M. Kuo, Enzyme Microb. Technol. 2007, 41, 292.
[26] A. Rywińska, Acta Scientiarum Polonorum, Biotechnologia 2008, 7, nr 4, 13.
[27] P. Juszczyk, I. Musiał, W. Rymowicz, Acta Scientiarum Polonorum, Biotechnologia 2005, 4, nr 1-2, 55.
[28] P. Juszczyk, W. Rymowicz, P. Liszka, Inż. Ap. Chem. 2012, 51, nr 4, 89.
[29] E. Lipińska, S. Błażejak, K. Markowski, Acta Scientiarum Polonorum, Biotechnologia 2010, 9, nr 3, 3.
[30] A. Chatzifragkou, S. Papanikolaou, D. Dietz, A.I. Doulgeraki, G.I.E. Nychas, A.P. Zeng, Appl. Microbiol. Biotechnol. 2011, 91, nr 1, 101.
[31] D. Orczyk, D. Szymanowska-Powałowska, K. Leja, Acta Scientiarum Polonorum, Biotechnologia 2012, 11, nr 3, 5.
[32] E. Wilkens, A.K. Ringel, D. Hortig, T. Willke, K.D. Vorlop, Appl. Microbiol. Biotechnol. 2012, 93, nr 3, 1057.
[33] Y. Mu, H. Teng, D.J. Zhang, W. Wang, Z.L. Xiu, Biotechnol. Lett. 2006, 28, nr 21, 1755.
[34] T. Ito, Y. Nakashimada, K. Senba, T. Matsui, N. Nishio, J. Biosci. Bioeng. 2005, 100, nr 3, 260.
[35] W.J. Choi, M.R. Hartono, W.H. Chan, S.S. Yeo, Appl. Microbiol. Biotechnol. 2011, 89, nr 4, 1255.
[36] X. Liu, P.R. Jensen, M. Workman, Bioresour. Technol. 2012, 104, 579.
[37] A. Sikora, Post. Mikrobiol. 2008, 47, nr 4, 465.
[38] G. Sabourin-Provost, P.C. Hallenbeck, Bioresour. Technol. 2009, 100, nr 14, 3513.
[39] D.J. Pyle, R.A. Garcia, Z. Wen, J. Agric. Food Chem. 2008, 56, nr 11, 3933.
[40] S. Ethier, K. Woisard, D. Vaughan, Z. Wen, Bioresour. Technol. 2011, 102, nr 1, 88. 1312 98/8(2019)
[41] S.K. Athalye, R.A. Garcia, Z. Wen, J. Agric. Food Chem. 2009, 57, nr 7, 2739.
[42] A. Kośmider, A. Drożdżyńska, K. Czaczyk, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość 2009, nr 6(67), 47.
[43] A. Kośmider, A. Drożdżyńska, K. Blaszka, K. Leja, K. Czaczyk, Pol. J. Environ. Stud. 2010, 19, nr 6, 1249.
[44] E. Scholten, T. Renz, J. Thomas, Biotechnol. Lett. 2009, 31, nr 12, 1947.
[45] K.A. Taconi, K.P. Venkataramanan, D.T. Johnson, Environ. Prog. Sustain. Energy 2009, 28, nr 1, 100.
[46] W. Rymowicz, A. Rywińska, M. Marcinkiewicz, Biotechnol. Lett. 2009, 31, nr 3, 377.
[47] P. Juszczyk, M. Marcinkiewicz, A. Rywińska, W. Rymowicz, Inż. Ap. Chem. 2012, 51, nr 4, 179.
[48] A. Rywińska, L. Tomaszewska, K. Cybulski, W. Rymowicz, Acta Scientiarum Polonorum, Biotechnologia 2013, 12, nr 1.
[49] R.D. Ashby, D.K.Y. Solaiman, T.A. Foglia, J. Polym. Environ. 2004, 12, 105.
[50] R. Palmeri, F. Pappalardo, M. Fragala, M. Tomasello, A. Damigella, A.F. Catara, Chem. Eng. Trans. 2012, 27, 121.
[51] G. Mothes, C. Schnorpfeil, J.U. Ackermann, Eng. Life Sci. 2007, 7, 475.
[52] J.M.B.T. Cavalheiro, C.M.D. M. de Almeida, C. Grandfils, M.M.R. da Fonseca, Process Biochem. 2009, 44, nr 5, 509.
[53] F. Yang, M.A. Hanna, R. Sun, Biotechnol. Biofuels 2012, 5, 13.
[54] S. Tang, L. Boehme, H. Lam, Z. Zhang, Biochem. Eng. J. 2009, 43, nr 2, 152.
[55] G. Volpato, R.C. Rodrigues, J.X. Heck, M.A.Z. Ayub, J. Chem. Technol. Biotechnol. 2008, 83, nr 6, 821.
[56] A. Rywińska, P. Juszczyk, A. Kancelista, A. Biesiadecka, M. Robak, J. Niedbalska, Inż. Ap. Chem. 2009, 48, nr 3, 105.
[57] F. Mantzouridou, E. Naziri, M.Z. Tsimidou, J. Agric. Food Chem. 2008, 56, nr 8, 668.
[58] A. Kośmider, W. Białas, P. Kubiak, A. Drożdżyńska, K. Czaczyk, Bioresour. Technol. 2012, 105, 128.
[59] R. Ruhal, B. Choudhury, Bioresour. Technol. 2012, 109, 131.
[60] R.D. Ashby, A. Nuñez, D.K.Y. Solaiman, T.A. Foglia, J. Am. Oil Chem. Soc. 2005, 82, nr 9, 625.
[61] B. Choubisa, H. Patel, M. Patel, B. Dholakiya, J. Microbiol. Biotechnol. Res. 2012, 2, nr 1, 90.
[62] USDA Foreign Agricultural Service, 2017, EU Biofuels Annual 2017, https://gain.fas.usda.gov/Recent%20GAIN%20Publications/Biofuels%20 Annual_The%20Hague_EU-28_6-19-2017.pdf, dostęp 4 listopada 2018 r.
[63] M. Kachel-Jakubowska, A. Kraszkiewicz, M. Szpryngiel, I. Niedziółka, Inż. Roln. 2011, nr 6(131), 61.
[64] J. Tkáč, M. Navrátil, E. Šturdík, P. Gemeiner, Enzyme Microb. Technol. 2001, 28, 383.
[65] S. Błażejak, L. Stasiak-Różańska, K. Markowski, E. Lipińska, Acta Scientiarum Polonorum, Biotechnologia 2011, 10, nr 2, 17.
[66] G.E.P. Box, K.B. Wilson, J. R. Stat. Soc. B (Statistical Methodology) 1951, 13, nr 1, 1.
[67] L. Trunta, P. Spagon, E. del Castillo, T. Moore, S. Hartley, A. Hurwitz, NIST/SEMATECH e-Handbook of statistical methods, 2012, http://www. itl.nist.gov/div898/handbook/ (2014).
[68] U. Deppenmeier, A. Ehrenreich, J. Mol. Microb. Biotechnol. 2009, 16, nr 1-2, 69.
[69] R. Bauer, D. Hekmat, Biotechnol. Prog. 2006, 22, nr 1, 278.
[70] C. Gätgens, U. Degner, S. Bringer-Meyer, U. Herrmann, Appl. Microbiol. Biotechnol. 2007, 76, nr 3, 553.
[71] D. Hekmat, R. Bauer, V. Neff, Process Biochem. 2007, 42, nr 12, 1649.
[72] L. Ma, W. Lu, Z. Xia, J. Wen, Biochem. Eng. J. 2010, 49, 61.
[73] L. Stasiak-Różańska, S. Błażejak, A. Ratz, Pol. J. Food Nutr. Sci. 2010, 60, nr 3, 273.
[74] M. Wethmar, D. Deckwer, Biotechnol. Techniques 1999, 13, nr 4, 283.
[75] Z.C. Hu, Z.Q. Liu, Y.G. Zheng, Y.C. Shen, J. Microbiol. Biotechnol. 2010, 20, nr 2, 340.
[76] S.K. Yalcin, Z.Y. Özbas, Indian J. Biotechnol. 2008, 7, 89.
[77] S. Liebminger, R. Hofbauer, M. Siebenhofer, G.S. Nyanhongo, G.M. Guebitz, Waste Biomass Valor 2014, 5, nr 5, 781.
[78] P.K. Dikshit, V.S. Moholkar, Bioresour. Technol. 2016, 216, 1058.
[79] M. Marcinkiewicz, rozprawa doktorska, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, 2011.

Zeszyt


PRZEMYSŁ CHEMICZNY - e-zeszyt (pdf) 2019-8 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł

Prenumerata

PRZEMYSŁ CHEMICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEMYSŁ CHEMICZNY - prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEMYSŁ CHEMICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEMYSŁ CHEMICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEMYSŁ CHEMICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEMYSŁ CHEMICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Open Access

Zeszyt

2019-8

Twój Koszyk

Zeszyt

Prenumerata

Open Access

Zeszyt

Czasopisma