Name: production of chemicals by klebsiella pneumoniae using bamboo hydrolysate as feedstock
Uploaded: 2017-06-29T14:00:00
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Ce travail a été soutenu par la National Natural Science Foundation of China (Grant No. 21576279, 20906076) et le KRIBB Research Initiative Program (KGM2211531).

1. Préparation de l&#39;hydrolysat de bambou <ol><li> Ajouter 5 g de poudre de bambou à 40 ml d&#39;une solution de NaOH pour obtenir une concentration finale de 10% (g / g) dans un ballon de 250 ml. Utilisez une série de solutions de NaOH allant de 0,05 M à 0,50 M par incréments de 0,05 M. <ol><li> Incuber le mélange pendant 60 minutes à 60 ° C ou 100 ° C dans un bain d&#39;eau. Incuber à 121 ° C dans un autoclave. </li></ol></li><li> Après incubation, laisser le mélange reposer ...

<ol>
	<li>Zeng, A. P., Biebl, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bulk+chemicals+from+biotechnology:+the+case+of+1,+3-propanediol+production+and+the+new+trends.">Bulk chemicals from biotechnology: the case of 1, 3-propanediol production and the new trends.</a> Adv Biochem Eng Biotechnol. 74, 239-259 (2002).</li><li>Wei, D., Wang, M., Jiang, B., Shi, J., Hao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+dihydroxyacetone+kinases+I+and+II+in+the+dha+regulon+of+Klebsiella+pneumoniae.">Role of dihydroxyacetone kinases I and II in the dha regulon of Klebsiella pneumoniae.</a> J Biotechnol. 177, 13-19 (2014).</li><li>Celi&#324;ska, E., Grajek, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biotechnological+production+of+2,3-butanediol-current+state+and+prospects.">Biotechnological production of 2,3-butanediol-current state and prospects.</a> Biotechnol Adv. 27 (6), 715-725 (2009).</li><li>Chen, C., Wei, D., Shi, J., Wang, M., Hao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanism+of+2,+3-butanediol+stereoisomer+formation+in+Klebsiella+pneumoniae.">Mechanism of 2, 3-butanediol stereoisomer formation in Klebsiella pneumoniae.</a> Appl Microbiol Biotechnol. 98 (10), 4603-4613 (2014).</li><li>Wei, D., Wang, M., Shi, J., Hao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Red+recombinase+assisted+gene+replacement+in+Klebsiella+pneumoniae.">Red recombinase assisted gene replacement in Klebsiella pneumoniae.</a> J Ind Microbiol Biotechnol. 39 (8), 1219-1226 (2012).</li><li>Wei, D., Sun, J., Shi, J., Liu, P., Hao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+strategy+to+improve+efficiency+for+gene+replacement+in+Klebsiella+pneumoniae.">New strategy to improve efficiency for gene replacement in Klebsiella pneumoniae.</a> J Ind Microbiol Biotechnol. 40 (5), 523-527 (2013).</li><li>Chen, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inhibition+of+RecBCD+in+Klebsiella+pneumoniae+by+Gam+and+its+effect+on+the+efficiency+of+gene+replacement.">Inhibition of RecBCD in Klebsiella pneumoniae by Gam and its effect on the efficiency of gene replacement.</a> J Basic Microbiol. 56 (2), 120-126 (2016).</li><li>Wang, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=R-acetoin+accumulation+and+dissimilation+in+Klebsiella+pneumoniae.">R-acetoin accumulation and dissimilation in Klebsiella pneumoniae.</a> J Ind Microbiol Biotechnol. 42 (8), 1105-1115 (2015).</li><li>Wei, D., Xu, J., Sun, J., Shi, J., Hao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=2-Ketogluconic+acid+production+by+Klebsiella+pneumoniae+CGMCC+1.6366.">2-Ketogluconic acid production by Klebsiella pneumoniae CGMCC 1.6366.</a> J Ind Microbiol Biotechnol. 40 (6), 561-570 (2013).</li><li>Sun, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-stage+fermentation+for+2-ketogluconic+acid+production+by+Klebsiella+pneumoniae.">Two-stage fermentation for 2-ketogluconic acid production by Klebsiella pneumoniae.</a> J Microbiol Biotechnol. 24 (6), 781-787 (2014).</li><li>Wang, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gluconic+acid+production+by+gad+mutant+of+Klebsiella+pneumoniae.">Gluconic acid production by gad mutant of Klebsiella pneumoniae.</a> World J Microbiol Biotechnol. 32 (8), 1-11 (2016).</li><li>Wang, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production+of+xylonic+acid+by+Klebsiella+pneumoniae.">Production of xylonic acid by Klebsiella pneumoniae.</a> Appl Microbiol Biotechnol. 100 (23), 10055-10063 (2016).</li><li>Kumar, P., Barrett, D. 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T., Zhang, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+pretreatment+and+conditioning+processes+on+toxicity+of+lignocellulosic+biomass+hydrolysates.">Role of pretreatment and conditioning processes on toxicity of lignocellulosic biomass hydrolysates.</a> Cellulose. 16 (4), 743-762 (2009).</li></ol>

K. pneumoniae appartient au genre Klebsiella dans la famille des Enterobacteriaceae . K. pneumoniae est largement distribué dans des milieux naturels comme le sol, la végétation et l&#39;eau 14 . La souche sauvage de K. pneumoniae utilisée dans cette recherche a été isolée du sol et utilisée pour la production de 1,3-propanediol 15 . K. pneumoniae et les mutants de cette espèce produisent de nombreux produits c...

Klebsiella pneumoniae est une bactérie qui pousse bien dans des conditions aérobies et anaérobies. K. pneumoniae est un important microorganisme industriel utilisé pour produire de nombreux produits chimiques. Le 1,3-propanediol est un produit chimique précieux qui est principalement utilisé comme monomère pour synthétiser le téréphtalate de polytriméthylène. Le téréphtalate de polytriméthylène est un polyester biodégradable qui présente de meilleures propriétés que celles du 1,2-propanediol, du butanediol ou de l&#39;éthylène glycol 1 . Le 1,3-propanediol est produit par K. pneumoniae en utilisant du glycérol comme substrat dans des conditions à limitation d&#39;oxygène 2 . Le 2,3-butanediol et ses dérivés ont des applications dans le domaine des plastiques, de la production de solvants et du caoutchouc synthétique et peuvent être utilisés comme biocarburant 3 . Avec le glucose comme substrat, le 2,3-butanediol est le principal métabolite de la souche 4 de type sauvage. Le 2,3-butanediol est synthesiséÀ partir du pyruvate. Tout d&#39;abord, deux molécules de pyruvate se condensent pour donner de l&#39;α-acétonactate; Cette réaction est catalysée par l&#39;α-acétolactate synthase. L&#39;α-acétonactate est ensuite converti en acétoïne par l&#39;α-acétonactate décarboxylase. La R- acétone peut encore être réduite en 2,3-butanediol lorsqu&#39;il est catalysé par la butanediol déshydrogénase. Une méthode efficace de remplacement des gènes appropriée pour K. pneumoniae a été explorée et de nombreux mutants ont été construits 5 , 6 , 7 . Un mutant BudC , qui a perdu son activité 2,3-butanediol déshydrogénase, accumule des niveaux élevés d&#39;acétomin dans un bouillon de culture. L&#39;acétone est utilisée comme additif pour améliorer la saveur des aliments 8 . Lorsque BudA , qui code pour l&#39;α-acétonactate décarboxylase, est muté, l&#39;acide 2-cétogluconique s&#39;accumule dans le bouillon. L&#39;acide 2-cétogluconique est utilisé pour la synthèse de l&#39;acide érythorbique (acide isoascorbique), Un antioxydant utilisé dans l&#39;industrie alimentaire 9 . L&#39;acide 2-cétogluconique est un intermédiaire de la voie d&#39;oxydation du glucose; Dans cette voie, située dans l&#39;espace périplasmique, le glucose est oxydé à l&#39;acide gluconique et ensuite oxydé à l&#39;acide 2-cétogluconique. L&#39;acide glucique et l&#39;acide 2-kétogluconique produits dans le périplasme peuvent être transportés vers le cytoplasme pour un métabolisme supplémentaire. L&#39;accumulation d&#39;acide 2-kétogluconique dépend de conditions acides et une supplémentation en air plus élevée favorise la production d&#39;acide 2-kétogluconique 10 . Gluconate déshydrogénase, codée par gad , Catalyse la conversion de l&#39;acide gluconique en acide 2-cétolguconique. Le mutant gad de K. pneumoniae a produit des niveaux élevés d&#39;acide gluconique à la place de l&#39;acide 2-cétogluconique, et ce processus dépend également des conditions acides. L&#39;acide glucique est un acide organique en vrac et est utilisé comme additif pour augmenter les propriétés du ciment 11. L&#39;oxydation du glucose dans l&#39;acide gluconique est catalysée par la glucose déshydrogénase. Le xylose est également un substrat approprié de glucose déshydrogénase. Lorsque le xylose est utilisé comme substrat, K. pneumoniae produit de l&#39;acide xylonique 12 . La production chimique utilisant de la biomasse comme matière première est un sujet brûlant dans la biotechnologie 13 . Les principaux composants de la biomasse sont la cellulose, l&#39;hémicellulose et la lignine. Cependant, ces composés macromoléculaires ne peuvent pas être catabolisés directement par la plupart des microorganismes (y compris K. pneumoniae ). La cellulose et les hémicelluloses dans la biomasse doivent être hydrolysées au glucose et au xylose et peuvent ensuite être utilisées par des microorganismes. La présence de lignine dans les lignocelluloses crée une barrière protectrice qui empêche l&#39;hydrolyse de la biomasse par des enzymes. Ainsi, un processus de prétraitement qui élimine la lignine et les hémicelluloses et réduit la cristallinité de la cellulose est toujours effectué lors de l&#39;utilisation de la biomasse par le microLes roorganismes. De nombreuses méthodes de prétraitement ont été développées: les prétraites acides, alcalines, à l&#39;ammoniac et à la vapeur sont courantes. Le bambou est abondant dans les régions tropicales et subtropicales et constitue une ressource biomasse importante. Ici, la préparation de l&#39;hydrolysat de bambou et la production chimique à l&#39;aide d&#39;hydrolysat de bambou sont présentés

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="638">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">autoclave</td>
			<td style="width:136px;">SANYO</td>
			<td align="right" style="width:119px;">3780</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">bioreactor</td>
			<td style="width:136px;">Sartorius stedim biotech</td>
			<td style="width:119px;">Bostat Aplus</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">agitator</td>
			<td style="width:136px;">IKA</td>
			<td style="width:119px;">RW 20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">water bath shaker</td>
			<td style="width:136px;">Zhicheng</td>
			<td style="width:119px;">ZWY-110X50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">high performance liquid chromatograph system</td>
			<td style="width:136px;">Shimadzu Corp</td>
			<td style="width:119px;">20AVP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">centrifuge</td>
			<td style="width:136px;">Hitachi</td>
			<td style="width:119px;">CR22G III</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Bamboo powder</td>
			<td style="width:136px;">purchased from Zhejiang Province, China</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>mesh number, 50</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">cellulase</td>
			<td style="width:136px;">Youtell Biochemical, Shandong, China</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>200 PFU/ml</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

production of chemicals by klebsiella pneumoniae using bamboo hydrolysate as feedstock

Le bambou est une biomasse importante et l&#39;hydrolysat de bambou est utilisé par Klebsiella pneumoniae comme matière première pour la production chimique. Ici, la poudre de bambou a été prétraitée avec du NaOH et lavée à un pH neutre. La cellulase a été ajoutée à la poudre de bambou prétraitée pour générer l&#39;hydrolysat, qui contenait 30 g / L de glucose et 15 g / L de xylose et a été utilisé comme source de carbone pour préparer un milieu pour la production chimique. Lorsqu&#39;il a été cultivé dans des conditions de microaérobie, 12,7 g / L de 2,3-butanediol a été produit par le type sauvage K. pneumoniae . Dans les conditions aérobies, 13,0 g / L de R- acetine a été produite par le mutant BudC de K. pneumoniae . Un mélange de 25,5 g / L d&#39;acide 2-cétogluconique et 13,6 g / L d&#39;acide xylonique a été produit par le mutant BudA de K. pneumoniae dans une fermentation à deux étapes et contrôlée par le pH avec une supplémentation en air élevée. Dans la première étape de fermentation, la culture a été maintenue à un pH neutre; Après la croissance cellulaire, la fermentatioN a procédé à la deuxième étape, au cours de laquelle la culture a été autorisée à devenir acide.

Dans ce protocole, le bambou a été prétraité à l&#39;aide d&#39;un alcali. Les paramètres d&#39;incubation optimaux - une température de 121 ° C et 0,25 M de NaOH - ont été déterminés sur les figures 1 et 2 . Le bambou prétraité a été hydrolyse enzymatiquement et les concentrations de glucose et de xylose obtenues dans l&#39;hydrolysat ont été mesurées. Des températures plus élevées ont favorisé la production de sucre, donc 121 ° ...

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Production of Chemicals by Klebsiella pneumoniae Using Bamboo Hydrolysate as Feedstock

La poudre de bambou a été prétraitée avec NaOH et hydrolysée enzymatiquement. L&#39;hydrolysat de bambou a été utilisé comme matière première pour l&#39;acide 2,3-butanediol, l&#39;acide R- acétole, l&#39;acide 2-cétogluconique et l&#39;acide xylonique par Klebsiella pneumoniae .

Production de produits chimiques par<em&gt; Klebsiella pneumoniae</em&gt; Utilisation de l&#39;hydrolysat de bambou comme matière première

Bamboo is an important biomass, and bamboo hydrolysate is used by Klebsiella pneumoniae as a feedstock for chemical production. Here, bamboo powder was ...

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