Gliserol varlığında Rhodotorula glutinis çoğalma kinetiğinin incelenmesi ve katalaz aktivitesinin artırılması

Endüstriyel yan ürün olan gliserolün, R. glutinis çoğalması ve antioksidan enzim olan katalaz aktivitesi üzerindeki etkisi incelenmiştir. Çoğalma kinetiği için parametreler; μmax =0.278 h-1, Ks =11.84 g/L, Ki = 174.5 g/L olarak elde edilmiş; gliserolün yüksek derişimlerinde substrat inhibisyonu olduğu belirlenmiştir. Radikal oluşturucu etkenlerin UYM ve gliserol içeren ortamlarda katalaz aktivitesi üzerindeki etkilerinin farkı olduğu belirlenmiştir. UYM ortamında en yüksek katalaz aktivitesi değeri 5 U/mg olarak, 20 mM H2O2 ile elde edilmiştir. Gliserol ortamında ise en yüksek değer %260 artış ile 10.24 U/mg olarak, 33 mM metilen mavisi ile elde edilmiştir. Oksijen etkisinin incelendiği biyoreaktör deneylerinde ise aşılamanın başlangıcından itibaren çoğalma ortamında %100 çözünmüş oksijen değeri sağlandığında, 12 h’de oksijen derişiminin serbest bırakıldığı kontrol ortamına göre 108 kat artış sağlanarak 32.6 U/mg katalaz aktivitesi elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler:

Gliserol, Rhodotorula glutinis, katalaz, radikal oluşturucu etkenler, çözünmüş oksijen derişimi

PDF

___

E.R. Easterling, W.T. French, R. Hernandez, M. Licha, The effect of glycerol as a sole and secondary substrate on the growth and fatty acid composition of Rhodotorula glutinis, Bioresour. Technol., 100 (2009) 356-361.
P.B. Bhosale, R.V. Gadre, Production of β-carotene by a mutant of Rhodotorula glutinis, Appl. Microbiol. Biotechnol., 55 (2001) 423-427.
H.W. Yen, Z. Zhang, Effects of dissolved oxygen level on cell growth and total lipid accumulation in the cultivation of Rhodotorula glutinis, J. Biosci. Bioeng., 112 (2011) 71-74.
B. Cheirsilp, S. Kitcha, S. Torpee, Co-culture of an oleaginous yeast Rhodotorula glutinis and a microalga Chlorella vulgaris for biomass and lipid production using pure and crude glycerol as a sole carbon source, Ann. Microbiol., 62 (2011) 987-993.
H.W. Yen, Y.C. Yang, Y.H. Yu, Using crude glycerol and thin stillage for the production of microbial lipids through the cultivation of Rhodotorula glutinis, J. Biosci. Bioeng., 114 (2012) 453-456.
R. Cutzu, A. Coi, F. Rosso, L. Bardi, M. Ciani, M. Budroni, G. Zara, S. Zara, I. Mannazzu, From crude glycerol to carotenoids by using a Rhodotorula glutinis mutant, World J. Microbiol. Biotechnol., 29 (2013) 1009-1017.
A.E. Unlu, S. Takac, Investigation of the simultaneous production of superoxide dismutase and catalase enzymes from Rhodotorula glutinis under different culture conditions, Artif Cells Blood Substit Immobil Biotechnol, 40 (2012) 338-344.
R. Pinheiro, I. Belo, M. Mota, Physiological behaviour of Saccharomyces cerevisiae under increased air and oxygen pressures, Biotechnol. Lett., 19 (1997) 703-708.
J. Havas, G. Nagy, E. Porjesz, E. Pungor, Molecule selective sensor for industrial use and procedure for its preparation, Google Patents, 1983.
M. Dondero, W. Egaña, W. Tarky, A. Cifuentes, J.A. Torres, Glucose oxidase/Catalase improves preservation of shrimp (Heterocarpus reedi), J. Food Sci., 58 (1993) 774-779.
J.N. Cook, J.L. Worsley, Non-mammalian-derived catalase, Google Patents, 1996.
Global Markets for Enzymes in Industrial Applications, BCC Research, 2014.
M. Kreiner, L.M. Harvey, B. McNeil, Oxidative stress response of a recombinant Aspergillus niger to exogenous menadione and H2O2 addition, Enzyme Microb. Technol., 30 (2002) 346-353.
E. Biryukova, A. Medentsev, A.Y. Arinbasarova, V. Akimenko, Tolerance of the yeast Yarrowia lipolytica to oxidative stress, Microbiology, 75 (2006) 243-247.
H. Sakaki, H. Nochide, S. Komemushi, W. Miki, Effect of active oxygen species on the productivity of torularhodin by Rhodotorula glutinis No. 21, J. Biosci. Bioeng., 93 (2002) 338-340.
I.H. Kim, K. Kim, S.G. Rhee, Induction of an antioxidant protein of Saccharomyces cerevisiae by O2, Fe3+, or 2-mercaptoethanol, Proc. Natl. Acad. Sci., 86 (1989) 6018-6022.
R.J. Brennan, R.H. Schiestl, Cadmium is an inducer of oxidative stress in yeast, Mutat. Res. Fund. Mol. Mech. Mut., 356 (1996) 171-178.
Z. Li, H. Yuan, Characterization of cadmium removal by Rhodotorula sp. Y11, Appl. Microbiol. Biotechnol., 73 (2006) 458-463.
Z. Li, H. Yuan, Responses of Rhodotorula sp. Y11 to cadmium, Biometals, 21 (2008) 613-621.
J. Chen, G. Du, J. Li, L. Liu, Z. Feng, Method for increasing microbial catalase production, Google Patents, 2014.
H. Sakaki, T. Nakanishi, A. Tada, W. Miki, S. Komemushi, Activation of torularhodin production by Rhodotorula glutinis using weak white light irradiation, J. Biosci. Bioeng., 92 (2001) 294-297.
M.M. Bradford, A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding, Anal. Biochem., 72 (1976) 248-254.
H. Aebi, Catalase in vitro, Methods Enzymol., 105 (1984) 121-126.
I.H. Segel, Enzyme Kinetics, Wiley, New York1975.
G. Gille, K. Sigler, M. Hofer, Response of catalase activity and membrane fluidity of aerobically grown Schizosaccharomyces pombe and Saccharomyces cerevisiae to aeration and, the presence of substrates, Microbiology, 139 (1993) 1627-1634.
K. Sigler, J. Chaloupka, J. Brozmanova, N. Stadler, M. Höfer, Oxidative stress in microorganisms - I, Folia Microbiol., 44 (1999) 587-624.
M. Taniguchi, K. Hoshino, T. Itoh, H. Kumakura, M. Fujii, Production of superoxide dismutase in Streptococcus lactis by a combination of use of hyperbaric oxygen and fermentation with cross‐flow filtration, Biotechnol. Bioeng., 39 (1992) 886-890.