Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การตรวจติดตามเอนไซม์สำคัญที่เกี่ยวข้องกับการเจริญของเซลล์และการสังเคราะห์ พอลิ(3-ไฮดรอกซีบิวทิเรต) ใน Bacillus megaterium BA-019

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

MONITORING OF KEY ENZYMES INVOLVED IN CELL GROWTH AND POLY(3-HYDROXYBUTHYRATE) SYNTHESIS IN Bacillus megaterium BA-019

Year (A.D.)

2014

Document Type

Thesis

First Advisor

ส่งศรี กุลปรีชา

Second Advisor

ณัฏฐา ทองจุล

Faculty/College

Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)

Degree Name

วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

จุลชีววิทยาทางอุตสาหกรรม

DOI

10.58837/CHULA.THE.2014.807

Abstract

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาภาวะที่เหมาะสมบางประการ ได้แก่ ปริมาณออกซิเจนละลาย (dissolved oxygen) ในอาหารเลี้ยงเชื้อ และการเติมกรดซิตริกความเข้มข้นที่เหมาะสมในอาหารเลี้ยงเชื้อ เพื่อให้ Bacillus megaterium BA-019 มีการเจริญและการสังเคราะห์พอลิ(3-ไฮดรอกซีบิวทิเรต) หรือ P(3HB) เพิ่มมากขึ้น โดยการตรวจวัดแอคติวิตีของบีต้า-คีโตไทโอเลส ซึ่งเป็นเอนไซม์ตัวแรกในวิถีการสังเคราะห์ P(3HB) และตรวจวัดแอคติวิตีของซิเตรท ซินเทส ซึ่งเป็นเอนไซม์ตัวแรกในวิถีกรดไตรคาร์บอกซิลิก ในภาวะที่แปรปริมาณออกซิเจนที่ละลายอยู่ในอาหารเลี้ยงเชื้อเท่ากับ 20 40 60 และ 80% ของค่าความอิ่มตัวของออกซิเจน พบว่าแอคติวิตีของซิเตรท ซินเทสเพิ่มขึ้นระหว่างชั่วโมงที่ 12 ถึง 18 ของกระบวนการเลี้ยงเชื้อทั้ง 4 ภาวะ ซึ่งภาวะที่ดีที่สุดสำหรับการเจริญของ B. megaterium BA-019 และการสังเคราะห์ P(3HB) คือ ภาวะที่มีปริมาณออกซิเจนเท่ากับ 60% ของค่าความอิ่มตัวของออกซิเจน โดยมีแอคติวิตีมากสุดที่ 12 ชั่วโมงคือ 0.6007 ยูนิตต่อมิลลิกรัมโปรตีน และมีน้ำหนักเซลล์แห้งมากที่สุดคือ 24.39 กรัมต่อลิตร ส่วนแอคติวิตีของบีต้า-คีโตไทโอเลสเพิ่มสูงสุดที่ชั่วโมงที่ 3 ของกระบวนการเลี้ยงเชื้อในทุกภาวะ แต่เมื่อมีปริมาณออกซิเจนเท่ากับ 60% ของค่าความอิ่มตัวของออกซิเจนทำให้มีแอคติวิตีของบีต้า-คีโตไทโอเลสสูงที่สุดเท่ากับ 0.0408 ยูนิตต่อมิลลิกรัมโปรตีน และได้ความเข้มข้นของ P(3HB) สูงที่สุดที่ชั่วโมงที่ 18 คือ 6.98 กรัมต่อลิตร ส่วนการศึกษาผลของความเข้มข้นของกรดซิตริก (1 2 3 4 และ 5 กรัมต่อลิตร) พบว่าเมื่อเติมกรดซิตริกที่มีความเข้มข้นเท่ากับ 2 กรัมต่อลิตร พบว่าแอคติวิตีของซิเตรท ซินเทสมีค่าสูงที่สุดเท่ากับ 2.3239 ยูนิตต่อมิลลิกรัมโปรตีน และได้น้ำหนักเซลล์แห้งมากที่สุดที่ชั่วโมงที่ 12 เท่ากับ 29.93 กรัมต่อลิตร และยังมีผลทำให้แอคติวิตีของบีต้า-คีโตไทโอเลสสูงสุด ได้แก่ 1.1584 ยูนิตต่อมิลลิกรัมโปรตีนที่ชั่วโมงที่ 3 และได้ความเข้มข้นของ P(3HB) สูงที่สุดที่ชั่วโมงที่ 12 เท่ากับ 8.71 กรัมต่อลิตร

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

Citrate synthase and ß-ketothiolase activities responsible in cell growth and poly(3-hydroxybutyrate) or P(3HB) synthesis of B. megaterium strain BA-019 were studied under various dissolved oxygen (DO) concentration conditions (20%, 40%, 60% and 80% saturation). Under the DO levels studied, the activity of citrate synthase was increased between 12 and 18 h during fermentation cultivation. The maximum activity of 0.6007 unit per mg protein was obtained at 12 h when the DO level was maintained at 60%. This resulted in the maximum cell biomass production (24.39 g/L) later at 15 h. On the other hand, the maximum activity of b-ketothiolase was observed at 3 h cultivation in all DO levels studied. Among 4 DO levels studied, the DO level of 60% also provided the highest b-ketothiolase activity (0.0408 unit per mg protein). This eventually led to the maximum P(3HB) concentration of 6.98 g/L achieved at 18 h cultivation. From the knowledge of enzyme expression, cell growth, and product formation kinetics, later in this study, citric acid was used to regulate the metabolic flux toward P(3HB) production. Citric acid at different concentrations (1-5 g/L) was initially added into the fermentation medium. It was found that the activity of citrate synthase was dramatically increased to 2.3239 unit per mg protein (almost 6 times higher) with the corresponding maximum biomass of 29.93 g/L at 12 h cultivation when 2 g/L citric acid was added into the medium. The maximum activity of b-ketothiolase was also increased to 1.1584 unit per mg protein at 3 h (almost 3 times higher) when the improved P(3HB) production of 8.71 g/L within 12 h cultivation.

Link to Full Text

Share

COinS