Feeding strategy development for benzaldehyde lyase production by recombinant Escherichia coli BL21
Rekombinant Escherichia coli BL21 ile benzaldehit liyaz üretimi için besleme stratejisi geliştirilmesi
- Tez No: 177290
- Danışmanlar: PROF. DR. PINAR ÇALIK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Kimya Mühendisliği, Biotechnology, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Melas, Üretim, Molasses, Production
- Yıl: 2008
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
This study focuses on the molasses based complex medium design for benzaldehyde lyase production by recombinant E. coli BL21 and development of a feeding strategy based on the designed complex medium. For this purpose, firstly, the effects of molasses were investigated in laboratory scale bioreactors. As E. coli BL21 was not able to utilize sucrose, molasses was pretreated and hydrolyzed to fructose and glucose. Thereafter, effect of pretreated molasses concentration was investigated in the range of 16 to 56 kg m-3 by batch-bioreactor experiments; and the highest cell concentration and benzaldehyde lyase activity were obtained as CX=5.3 kg m-3 and A=1617 U cm-3, respectively, in the medium containing 7.5 kg m-3 glucose and 7.5 kg m-3 fructose. Then, different feeding strategies were developed to produce efficient cells with high concentration and BAL activity. In the first strategy, after 10 hours of batch-cultivation with molasses based medium having 7.5 kg m-3 glucose and 7.5 kg m-3 fructose concentration, based on the airflow rate, pretreated molasses was fed to the system. When air flow rate decreased considerably, fed was given to the system that results in increase in glucose and fructose concentration in the medium to 2.5 kg m-3. At the end of the process, the highest cell concentration obtained was CX=7.4 kg m-3. The maximum activity was reached at 20th hour as A=2360 U cm-3. On the other hand, as air flow variation only demonstrated the absence of glucose not fructose, a second strategy, based on the detection of the fructose and glucose concentrations during the process, was applied. In this strategy when glucose and fructose were depleted, fed was given to the system that results in increase in glucose and fructose concentration in the medium to 2.5 kg m-3; and the highest BAL activity was obtained as 2370 U cm-3 at t= 26 h where the cell concentration was 7.5 kg m-3. At the last strategy, when glucose and fructose were depleted, fed was given to the system that results in increase in CGlucose=1.5 kg m-3 and CFructose=1.5 kg m-3 in the production medium to decrease the accumulation of acetic acid. By this strategy highest cell concentration was obtained as 8.04 kg m-3 at t=24 h and the highest BAL activity was 2315 U cm-3. These strategies could be accepted having the same BAL activity with little distinctions. However, cell concentration of the last one was higher than others and also the lowest amount of carbon source was used. Thus, last one could be chosen as the most favorable strategy.
Özet (Çeviri)
Bu çalışmada, rekombinant E. coli BL21 ile benzaldehyde liyaz üretimi için melas temelli kompleks ortam tasarlanmış ve tasarlanan ortam temel alınarak besleme stratejisi geliştirilmiştir. Bu amaçla, ilk olarak, melas derişimi etkisi, laboratuvar ölçekli biyoreaktörlerde incelenmiştir. E. coli BL21 sukrozu tüketemediği için, kimyasal önişlem uygulanarak melas fruktoz ve glukoza indirgenmiş ve melas derişiminin etkisi 16 kg m-3 ile 56 kg m-3 aralığında incelenmiştir. En yüksek hücre derişimi ve benzaldehit liyaz aktivitesi CGlukoz=7.5 kg m-3 ve CFruktoz=7.5 kg m-3 derişimlerinde sırasıyla 5.3 kg m-3 ve 1617 U cm-3 olarak bulunmuştur. Sonraki aşamada, yüksek hücre derişimi ve BAL üretimine ulaşabilmek için besleme stratejileri geliştirilmiştir. Optimum koşullarda, kesikli biyoreaktör işletiminde t=10 st?te hava giriş hızının minimuma ulaştığı gözlenmiştir. Bu durum ortamdaki karbon kaynağının bittiğini gösterdiği varsayıldığı için birinci stratejide besleme yapılarak glukoz ve fruktozun 2.5 kg m-3 e çıkması sağlanmıştır. Bu strateji proses süresince tekrarlanmıştır. En yüksek hücre derişimi t=24 st?te CX=7.4 kg m-3, en yüksek BAL aktivitesi ise t=20 st ?te A=2360 U cm-3 olarak elde edilmiştir. Ancak hava giriş hızının değişimine bağlı geliştirilen strateji yalnızca glukozun tüketildiğini gösterdiği sonucuna varıldığı için, glukoz ve fruktoz derişimi proses süresince izlenerek yeni bir strateji geliştirilmiştir. Yeni stratejide glukoz ve fruktoz tüketildiğinde derişimleri üretim ortamında 2.5 kg m-3 e çıkarılmış; en yüksek BAL aktivitesi t=26 st?te A=2370 U cm-3 olarak bulunmuştur. Bu noktadaki hücre derişimi ise CX=7.5 kg m-3? tür. Asetik asit birikimini azaltmak için yapılan beslemelerin glukoz ve fruktoz derişimi 1.5 kg m-3? e düşürülmüştür. Bu son strateji ile t= 24 st?te en yüksek BAL aktivitesi ve hücre derişimi sırasıyla A=2315 U cm-3 ve CX=8.04 kg m-3 olarak bulunmuştur. İncelenen stratejilerin hepsinde aktiviteler yaklaşık aynı olmasına rağmen son koşulda en yüksek hücre derişimine en az girdi kullanılarak ulaşılmıştır.
Benzer Tezler
- Fed-batch strategy development for serine alkaline protease production
Serin alkali proteaz üretimi için yarı kesikli işletim stratejisi geliştirilmesi
AYŞE SİNEM HAMZAPAŞAOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. PINAR ÇALIK
- Eş zamanlı mühendislik esasları ve bazı uygulama yaklaşımları
The Principles of concurrent engineering and some application approaches
EMRAH ÖZBAŞ
- Güneydoğu Anadolu projesi (GAP) ve bölgeye etkileri
Başlık çevirisi yok
GÜLAY CEYLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
EkonomiDicle ÜniversitesiMaliye ve Ekonomi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEKİ SEZER