ANALISIS CINETICO EN FORMACION DE POLY (3-HIDROXIBUTIRATO)

ANALISIS CINETICO EN FORMACION DE POLY (3-HIDROXIBUTIRATO) DESDE ACIDO ACETICO POR RalstoniaeutrophaBAJO CONDICIONES QUÍMICAMENTE DEFINIDAS

J Wang and J Yu

Departamento de IngenieriaQuimica, Universidad de Ciencia y Tecnologia de Hong Kong, Bahia Agua Clara, Kowloon, Hong Kong, China

Grandes cultivos de Ralstoniaeutropha en medio químicamente definido con ácido acético (HAc), como la única fuente de carbono fueron conducidos a investigar la utilización de acetato, formación de Poly (3-Hidroxibutirato) (PHB) y crecimiento de biomasa activa (ABM) bajo razones de peso diferente de carbono por nitrógeno (C/N). La utilizacion especifica de acetato razón basada en ABM aproximado a 0.16 g/g ABM h-1, que no fue muy afectada por la concentración extracelular HAc desde 1 a 5 g/l, pero fue afectado por la razón de peso C/N. Una baja razón C/N o alto suministro de nitrógeno viendo la utilizacion especifica de razón de acetato según produce más ABM y menos PHB. Una alta concentración de HAc (>6 g/l), sin embargo, la utilización de etilo deprimido, así como el crecimiento y la formación de ABM PHB.Una alta concentracion de masa celular mejoro la tolerancia de R. eutrophaa la toxicidad de HAc en pH 7 a 8.5. La viscosidad-peso molecular promedio de PHB generalmente aumenta primero y luego declina en grandes cultivos. Extensas moléculas PHB y menos PHB, pero ABM fueron producidos en una baja razón C/N con abundante nutriente en nitrógeno que estas bajo una alta razón C/N con menos nutriente nitrógeno disponible. Trabajo de Microbiologia y Biotecnologia Industrial (2001) 26, 121-126.

Palabras claves: Polihidroxibutirato; PHB; Termoplasticos Biodegradables; Acido Acetico; Ralstoniaeutropha; Acaligeneseutrophus.

INTRODUCCION

Poly (3-hidroxibutirato) (PHB) es un miembro representativo de una familia de poliésteres, polihidroxialcano (PHAs) formada por números de bacterias, especies como carbono y reserva de energía bajo crecimiento desequilibrado incluyendo condiciones de nitrógeno limitado [1]. Aunque un polímero biodegradable, PHB tiene propiedades mecánicas similares a estos de productos termoplásticos tal como propileno y tal vez una alternativa para el plástico no biodegradable. PHB ademas juega un papel clave en tratamiento de aguas residuales para mejorar la eliminación de fosforo biológico con polifosfato (poly-P) siendo acumulativo en células bacteriales en la expensa de la degradación PHB [10].

Ralstoniaeutropha es una bacteria estudiada extensamente de ambos básico y búsqueda aplicada en formación de PHAs. Esta especie facultativa quimicoautotrofico puede acumular PHAs mas de 80% de masa celular seca (DCM) para utilizar varios fuentes de carbono incluyendo carbohidratos, acidosorganicos y alcoholes [1]. El Homopolimero PHB es usualmente formado cuando la bacteria es acidoorganico de regular números de carbonos tal como acido acético y butírico. En R. eutropha, PHB es sintetizado a partir del Acetil-CoA para una secuencia de tres reacciones catalizadas por 3-Ketothiolase (acetil-CoAacetiltransferasa; EC 2.3.1.9), NADPH-dependiente acetil-CoAreductasa (hidroxibutirato) CoA deshidrogenasa; EC 1.1.1.36) y PHB sintetasa [6]. Con PHA la síntesis de genes es expresada en Escherichiacoli, diferente formación PHB desde glucosa como una única fuente de carbono fue observada [7]. La clase con alto PHB contiene (85% DCM) no libero acetato dentro del caldo, pero la clase con poco PHB contiene (20% DCM) libero una gran cantidad de acetato en el caldo.

La utilizacion de acido acético (HAc9 parece una medida esencial en formación de PHB. HAc es también una mejor fermentación acida a partir de digestión anaeróbica de residuos organicos desde que PHA puede ser producida en un bioproceso de doble etapa [4,5]. Comparando con estudios en formación de PHA desde otro acidoorganico parecido como acidopropinoico y butírico [2,12], pocos estudios cinéticos a podido ser conducida en formación de PHB a partir de HAc incluyendo utilizacion de sustrato y reproducción celular en acetato [8,11].

En este trabajo, nosotros investigamos la razón de HAc por biomasa activa (ABMs) de R. eutrophia en medio químicamente definido y las razones de formación PHB y crecimiento ABM en HAc. Usando análisis cinético, nosotros estudiamos el efecto de carbono por nitrógeno (C/N) en razones de peso en la cosecha de ABM y PHB desde HAc como la influencia de concentración acetato extracelular en la utilizacion de razón de acido. Los efectos de razón media C/N en peso molecular PHB y la cantidad de PHB formada por ABM son también reportadas.

MATERIALES Y METODOS

R. eutropha (Alcaligeneseutrophus ATCC 17699) fue mantenido en agar (gramos por litro); 10 fructosa, 10 extracto de levadura, 10 peptona, 10 extracto de res y 15 agar. La bacteria fue cultivada en un medio rico en nutrientes (gramos por litro) 5 extracto de levadura, 5 peptona, 2.5 (NH4)2SO4 y 2.5 extracto de res agitado en 180 rpm, a 30°C por 24 horas. La masa celular fue cosechada por centrifugación a 10,000xg por 10 min, lavado con solución de NaCl al 0.8% y resuspendida en una turbidez predeterminada en una solución mineral (por litro) conteniendo 3.8 gr Na2HPO4, 2.65 g KH2PO4, 0.4 g MgSO4.7H2O y 1 ml elemento solución traza. La solución traza contiene (mg/l): 200 Fe(NH4)SO4, 5 ZnSO4.7H2O, 5 MnCl2.4H2O, 2 CuSO4.5H2O, 2 NaB4O2.10H2O y 2 NaMnO4.2H2O. Acetato de Sodio y NH4Cl fueron añadidos acorde a concentración predeterminada y razón (C/N) en dos pasos: Una concentración inicial fija de acetao (5-6 g/l) con diferente concentración inicial NH4Cl (0.1 – 0.3 g/l), y una constante inicial NH4Cl concentración (0.3 g/l) con varias concentraciones iniciales de acetato (1 – 9 g/l). El estudio del efecto del nutriente nitrógeno en utilización de acetato, aumento celular y formación PHB y el ultimo a estudiar el efecto de concentración HAc. Los cultivos fueron conducidos en flacks agitados en 180 rpm y a 30°C y muestreado por determinación de HAc, DCM, ABM y PHB. El medio pH después de la inoculación fue alrededor 7.1 y rosa con tiempo a 8.5 en

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