Name: production of chemicals by klebsiella pneumoniae using bamboo hydrolysate as feedstock
Uploaded: 2017-06-29T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Production of Chemicals by Klebsiella pneumoniae Using Bamboo Hydrolysate as Feedstock at JoVE.com

Эта работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (грант № 21576279, 20906076) и Исследовательской инициативой KRIBB (KGM2211531).

1. Получение бамбукового гидролизата <ol><li> Добавьте 5 г бамбукового порошка в 40 мл раствора NaOH для достижения конечной концентрации 10% (г / г) в колбе на 250 мл. Используйте ряд растворов NaOH в диапазоне от 0,05 до 0,50 М с шагом 0,05 М. <ol><li> Инкубируйте смесь в течение 60 минут при 60 ° C или 100 ...

<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. M., Delwiche, M. J., Stroeve, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+for+pretreatment+of+lignocellulosic+biomass+for+efficient+hydrolysis+and+biofuel+production.">Methods for pretreatment of lignocellulosic biomass for efficient hydrolysis and biofuel production.</a> Ind Eng Chem Res. 48 (8), 3713-3729 (2009).</li><li>Brisse, S., Grimont, F., Grimont, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+genus+Klebsiella.">The genus Klebsiella.</a> The Prokaryotes. , 159-196 (2006).</li><li>Hao, J., Lin, R., Zheng, Z., Liu, H., Liu, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+and+characterization+of+microorganisms+able+to+produce+1,+3-propanediol+under+aerobic+conditions.">Isolation and characterization of microorganisms able to produce 1, 3-propanediol under aerobic conditions.</a> World J Microbiol Biotechnol. 24 (9), 1731-1740 (2008).</li><li>Hong, E., 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=Optimization+of+alkaline+pretreatment+on+corn+stover+for+enhanced+production+of+1.3-propanediol+and+2,+3-butanediol+by+Klebsiella+pneumoniae+AJ4.">Optimization of alkaline pretreatment on corn stover for enhanced production of 1.3-propanediol and 2, 3-butanediol by Klebsiella pneumoniae AJ4.</a> Biomass Bioenerg. 77, 177-185 (2015).</li><li>Pienkos, P. 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 относится к роду Klebsiella в семействе Enterobacteriaceae . K. pneumoniae широко распространена в естественных средах, таких как почва, растительность и вода 14 . Используемый в этом исследовании штамм штамма K. pneumoniae дикого типа был выделен из почвы и использует...

Klebsiella pneumoniae - это бактерия, которая хорошо развивается как в аэробных, так и в анаэробных условиях. K. pneumoniae является важным промышленным микроорганизмом, используемым для производства многих химических веществ. 1,3-пропандиол является ценным химическим веществом, которое в основном используется в качестве мономера для синтеза политриметилентерефталата. Политриметилентерефталат является биодеградируемым полиэфиром, который обладает лучшими свойствами, чем свойства 1,2-пропандиола, бутандиола или этиленгликоля 1 . 1,3-пропандиол получают K. pneumoniae с использованием глицерина в качестве субстрата в условиях, ограниченном кислородом. 2,3-бутандиол и его производные имеют применения в области пластмасс, производства растворителей и синтетического каучука и могут быть использованы в качестве биотоплива 3 . При использовании глюкозы в качестве субстрата 2,3-бутандиол является основным метаболитом штамма 4 дикого типа. 2,3-бутандиол синтезируютИз пирувата. Во-первых, две молекулы пирувата конденсируются с образованием α-ацетолактата; Эта реакция катализируется α-ацетолактат-синтазой. Α-ацетолактат затем превращают в ацетоин α-ацетолактат-декарбоксилазой. R- ацетоин может быть далее восстановлен до 2,3-бутандиола при катализе бутандиолдегидрогеназой. Был исследован эффективный метод замены генов, подходящий для K. pneumoniae , и многие мутанты были построены 5 , 6 , 7 . Мутант budC , который потерял свою активность 2,3-бутандиолдегидрогеназы, накапливает высокие уровни ацетоина в культуральном бульоне. Ацетоин используется в качестве добавки для улучшения вкуса пищи 8 . Когда budA , который кодирует α-ацетолактат-декарбоксилазу, мутируется, в бульоне накапливается 2-кетоглуконовая кислота. 2-кетоглуконовая кислота используется для синтеза эриторбиновой кислоты (изоаскорбиновой кислоты), Антиоксидант, используемый в пищевой промышленности 9 . 2-кетоглуконовая кислота является промежуточным звеном пути окисления глюкозы; В этом пути, расположенном в периплазматическом пространстве, глюкоза окисляется до глюконовой кислоты, а затем дополнительно окисляется до 2-кетоглуконовой кислоты. Глюконовая кислота и 2-кетоглуконовая кислота, полученные в периплазме, могут быть перенесены в цитоплазму для дальнейшего метаболизма. Накопление 2-кетоглуконовой кислоты зависит от кислых условий, а более высокая добавка воздуха способствует производству 2-кетоглуконовой кислоты 10 . Глюконатдегидрогеназа, кодируемая gad , Катализирует превращение глюконовой кислоты в 2-кетогликоновую кислоту. Гад- мутант K. pneumoniae продуцировал высокие уровни глюконовой кислоты вместо 2-кетоглуконовой кислоты, и этот процесс также зависит от кислых условий. Глюконовая кислота является объемной органической кислотой и используется в качестве добавки для повышения свойств цемента 11. Окисление глюкозы до глюконовой кислоты катализируется глюкозодегидрогеназой. Ксилоза также является подходящим субстратом глюкозодегидрогеназы. Когда ксилозу используют в качестве субстрата, К. pneumoniae производит ксилоновую кислоту 12 . Химическая продукция с использованием биомассы в качестве сырья является горячей темой в биотехнологии 13 . Основными компонентами биомассы являются целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин. Однако эти макромолекулярные соединения не могут быть непосредственно катаболизированы большинством микроорганизмов (включая K. pneumoniae ). Целлюлоза и гемицеллюлозы в биомассе должны быть гидролизованы до глюкозы и ксилозы и затем могут быть использованы микроорганизмами. Присутствие лигнина в лигноцеллюлозах создает защитный барьер, который предотвращает гидролизацию биомассы ферментами. Таким образом, процесс предварительной обработки, который удаляет лигнин и гемицеллюлозу и уменьшает кристалличность целлюлозы, всегда выполняется во время использования биомассы микрофономroorganisms. Разработаны многие методы предварительной обработки: обычная обработка кислотой, щелочью, аммиаком и пара. Бамбук обилен в тропических и субтропических регионах и является важным ресурсом биомассы. Здесь представлено получение бамбукового гидролизата и химического производства с использованием бамбукового гидролизата

<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

Бамбук - важная биомасса, а бамбуковый гидролизат используется Klebsiella pneumoniae в качестве сырья для химического производства. Здесь бамбуковый порошок предварительно обрабатывали NaOH и промывали до нейтрального рН. Целлюлазу добавляли в предварительно обработанный бамбуковый порошок для получения гидролизата, который содержал 30 г / л глюкозы и 15 г / л ксилозы и использовался в качестве источника углерода для получения среды для химического производства. При культивировании в микроаэробических условиях 12,7 г / л 2,3-бутандиола получали диким типом K. pneumoniae . В аэробных условиях 13,0 г / л R- ацетоина получали мутантом budC K. pneumoniae . Смесь 25,5 г / л 2-кетоглуконовой кислоты и 13,6 г / л ксилоновой кислоты получали мутантом budA K. pneumoniae в двухступенчатом контролируемом рН ферментации с высоким добавлением воздуха. На первой стадии ферментации культуру поддерживали при нейтральном рН; После роста клеток ферментацияN перешел на вторую стадию, в ходе которой культуре было позволено стать кислым.

В этом протоколе бамбук предварительно обрабатывали щелочью. Оптимальные параметры инкубации - температура 121 ° С и 0,25 М NaOH - были определены на рисунках 1 и 2 . Предварительно обработанный бамбук ферментативно гидролизировали и измеряли концентрации...

Watch this Scientific Journal Video about Production of Chemicals by Klebsiella pneumoniae Using Bamboo Hydrolysate as Feedstock at JoVE.com

Production of Chemicals by Klebsiella pneumoniae Using Bamboo Hydrolysate as Feedstock

Бамбуковый порошок предварительно обрабатывали NaOH и ферментативно гидролизовали. Гидролизат бамбука использовался в качестве исходного сырья для 2,3-бутандиола, R- ацетоина, 2-кетоглуконовой кислоты и производства ксилоновой кислоты Klebsiella pneumoniae .

Производство химических веществ<em&gt; Флейм</em&gt; Использование бамбукового гидролизата в качестве исходного сырья

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Production of Chemicals by Klebsiella pneumoniae Using Bamboo Hydrolysate as Feedstock

Production of Large Numbers of Size-controlled Tumor Spheroids Using Microwell Plates

Производство большого количества Размер контролируемой опухолевых сфероидов Использование микролунках планшета

Tumor spheroids are increasingly recognized as an important in vitro model for the behavior of tumor cells in three dimensions. More physiologically ...

Characterization of Complex Systems Using the Design of Experiments Approach: Transient Protein Expression in Tobacco as a Case Study

Характеристика сложных систем по постановке эксперимента подхода: Переходный Белок Expression табачными в качестве примера

Plants provide multiple benefits for the production of biopharmaceuticals including low costs, scalability, and safety. Transient expression offers the ...

Production and Targeting of Monovalent Quantum Dots

Производство и таргетинг одновалентных квантовых точек

The multivalent nature of commercial quantum dots (QDs) and the difficulties associated with producing monovalent dots have limited their applications in ...

Eye Irritation Test (EIT) for Hazard Identification of Eye Irritating Chemicals using Reconstructed Human Cornea-like Epithelial (RhCE) Tissue Model

Eye Irritation Test EIT for Hazard Identification of Eye Irritating Chemicals using Reconstructed Human Cornea-like Epithelial RhCE Tissue Model

Раздражение глаз тест (СПЭ) для идентификации опасности глазных Раздражает химических веществ с использованием реконструированного человеческой роговицы, как Эпителиальный (RHCE) тканей Модель

To comply with the Seventh Amendment to the EU Cosmetics Directive and EU REACH legislation, validated non-animal alternative methods for reliable and ...

Determination of Zeta Potential via Nanoparticle Translocation Velocities through a Tunable Nanopore: Using DNA-modified Particles as an Example

Определение дзета-потенциала через наночастицу транслокации через скоростей перестраиваемого нанопор: Использование ДНК-модифицированных частиц, как в примере

Nanopore technologies, known collectively as Resistive Pulse Sensors (RPS), are being used to detect, quantify and characterize proteins, molecules and ...

Production of Metal Nanoparticles by Pulsed Laser-ablation in Liquids: A Tool for Studying the Antibacterial Properties of Nanoparticles

Получение металлических наночастиц импульсной лазерной абляцией в жидкостях: инструмент для изучения антибактериальных свойств наночастиц

The emergence of multidrug-resistant bacteria is a global clinical concern leading some to speculate about our return to a "pre-antibiotics" era of ...

Generic Protocol for Optimization of Heterologous Protein Production Using Automated Microbioreactor Technology

Общий протокол для оптимизации производства гетерологичных белка с использованием автоматизированной технологии Microbioreactor

A core business in industrial biotechnology using microbial production cell factories is the iterative process of strain engineering and optimization of ...

Production of Genetically Engineered Golden Syrian Hamsters by Pronuclear Injection of the CRISPR/Cas9 Complex

Производство генетически Золотой сирийских хомяков Pronuclear инъекции комплекса ТРИФОСФАТЫ/Cas9

The pronuclear (PN) injection technique was first established in mice to introduce foreign genetic materials into the pronuclei of one-cell stage embryos. ...

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) Assays

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate LAL Assays

Обнаружения эндотоксинов в нано составов с помощью анализов Lysate (Лал) Amoebocyte Limulus

When present in pharmaceutical products, a Gram-negative bacterial cell wall component endotoxin (often also called lipopolysaccharide) can cause ...

Microfluidic Production of Lysolipid-Containing Temperature-Sensitive Liposomes

Микрофлюидическое производство лизолипид-содержащих температурно-чувствительных липосом

The presented protocol enables a high-throughput continuous preparation of low temperature-sensitive liposomes (LTSLs), which are capable of loading ...