Please use this identifier to cite or link to this item:
https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/58977
| Title: | Development of itaconic acid production technology for bioplastic using immobilized Aspergillus terreus on natural fiber in the static bed bioreactor |
| Other Titles: | การพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตกรดอิทาโคนิคเพื่อการผลิตพลาสติกชีวภาพโดยเซลล์ตรึงของ Aspergillus terreus บนเส้นใยธรรมชาติในถังปฏิกรณ์ชีวภาพแบบเบดสถิต : รายงานการวิจัย |
| Authors: | Nuttha Thongchul |
| Email: | [email protected] |
| Other author: | Chulalongkorn University. The Institute of Biotechnology and Genetic Engineering |
| Subjects: | Bioplastic Itaconic Acid Aspergillus terreus |
| Issue Date: | 2015 |
| Publisher: | Chulalongkorn University |
| Abstract: | Aspergillus terreus was reported as the promising fungal strain for itaconic acid; however, the commercial production suffers from the low yield. Low production yield was claimed as the result of completing TCA cycle towards biomass synthesis while under limiting phosphate and nitrogen, TCA cycle was somewhat shunted and consequently the metabolite fluxes move towards itaconic acid production route. By regulating enzymes in TCA cycle, it is believed that itaconic acid production can be improved. One of the key responsible enzymes involved in itaconic acid production was triggered in this study. Pyruvate carboxylase was allosterically inhibited by L-aspartate. The presence of 10 mM L-aspartate in the production medium directly repressed PC expression in the living A. terreus whilst the limited malate flux regulated the malate/citrate antiporters resulting in the increasing cis-aconitate decarboxylase activity to simultaneously convert cis-aconitate, citrate isomer, into itaconic acid. The transport of cis-aconitate via the antiporters induced citrate synthase and 6-phosphofructo-1-kinase activities in response to balance the fluxes of TCA intermediates. Successively, itaconic acid production yield and final concentration could be improved by 8.33% and 60.32%, respectively compared to those obtained from the control fermentation with the shortened lag time to produce itaconic acid during the production phase. |
| Other Abstract: | มีการรายงานว่า ราสายพันธุ์ Aspergillus terreus เป็นราที่มีศักยภาพในการหมักกรดอิทาโคนิค อย่างไรก็ตาม ในกระบวนการหมักมักประสบปัญหาผลผลิตกรดที่ได้ต่ำ ซึ่งอัตราการผลิตกรดอิทาโคนิคที่ต่ำนั้นสามารถอธิบายได้จากการเกิดเมแทบอลิซึมภายในเซลล์ผ่านวัฏจักรเครบส์แบบสมบูรณ์ ซึ่งในการผลิตกรดอิทาโคนิคนั้น ฟลักซ์ของเมแทบอไลท์บางส่วนจะต้องถูกผันออกจากวัฏจักรเครบส์ ซึ่งปรากฎการณ์ดังกล่าวจะเกิดขึ้นในสภาพการหมักที่มีแหล่งฟอสเฟตและไนโตรเจนในปริมาณจำกัด ดังนั้น จึงมีสมมติฐานที่ว่าประสิทธิภาพของการหมักกรดอิทาโคนิคจะเพิ่มขึ้นได้ถ้าหากสามารถควบคุมการทำงานของเอนไซม์ที่อยู่ในวัฏจักรเครบส์ได้ ในโครงการวิจัยนี้ มุ่งศึกษากลไกการทำงานของไพรูเวทคาร์บอซิเลสซึ่งเป็นหนึ่งในเอนไซม์ในวัฏจักรเครบส์ที่มีส่วนเกี่ยวข้องต่อการผลิตกรดอิทาโคนิค โดยเอนไซม์นี้จะถูกยับยั้งโดย แอล-แอสพาร์เทตที่เติมลงในอาหารเลี้ยงเชื้อที่ความเข้มข้น 10 มิลลิโมลาร์ในช่วงการผลิตกรด ผลของการยับยั้งไพรูเวทคาร์บอซิเลสแสดงออกต่อการทำงานของแอนติพอร์เตอร์ (มาเลท/ซิเทรต) ซึ่งส่งผลต่อเนื่องให้การทำงานของเอนไซม์ซิส-อะโคนิเทตดีคาร์บอซิเลสมีประสิทธิภาพที่ดีขึ้น ทำให้การเกิดไอโซเมอไรเซชั่นของซิเทรตไอโซเมอร์เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง ซึ่งท้ายที่สุดแล้วส่งผลให้เกิดการเพิ่มผลผลิตของกรดอิทาโคนิคในที่สุด และเนื่องจากประสิทธิภาพในการแลกเปลี่ยนซิส-อะโคนิเทตผ่านทางแอนติพอร์เตอร์สูงขึ้น จึงส่งผลให้การทำงานของเอนไซม์ซิเทรตซินเทส และเอนไซม์ 6-ฟอสโฟฟรักโท-ไคเนสเพิ่มขึ้นตามกัน ทั้งนี้เพื่อเป็นการรักษาสมดุลของฟลักซ์ภายในวัฏจักรเครบส์ ซึ่งท้ายที่สุดส่งผลให้อัตราผลผลิตและความเข้มข้นสุดท้ายของกรดอิทาโคนิคเพิ่มสูงขึ้นเป็น 8.33 เปอร์เซ็นต์ และ 60.32 เปอร์เซ็นต์ตามลำดับ เมื่อนำไปเปรียบเทียบกับค่าที่ได้จากการหมักโดยวิธีเดิม อีกทั้งช่วงเวลาที่ใช้ในการหมักยังสั้นขึ้นอีกด้วย |
| URI: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/58977 |
| Type: | Technical Report |
| Appears in Collections: | Biotec - Research Reports |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Nuttha Th_Res_2015.pdf | 748.54 kB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.