การผลิตโคเอนไซม์คิวเทนและแคโรทีนอยด์จากการเลี้ยงเชื้อ Rhodopseudomonas sp. OS33-UV13-5 โดยใช้แป้งดิบเป็นแหล่งคาร์บอน
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
Rhodopseudomonas sp. OS33-UV13-5 เป็นแบคทีเรียสังเคราะห์แสงสายพันธุ์กลายที่ได้จากการปรับปรุงสายพันธุ์ของ Rhodopseudomonas sp. OS33 ด้วยแสงอัลตราไวโอเลต Rhodopseudo- monas sp. OS33-UV13-5 มีคุณสมบัติในการย่อยแป้งดิบ ซึ่งสามารถนำมาใช้ในการแก้ปัญหาความหนืดของอาหารเพาะเลี้ยง และลดการใช้พลังงานจากการใช้แป้งดิบเป็นแหล่งคาร์บอน เนื่องจากเชื้อสามารถย่อยสลายอนุภาคแป้งได้โดยตรง จากการศึกษาสภาวะที่เหมาะสมของการเจริญเติบโต การผลิตแคโรที-นอยด์ และโคเอนไซม์คิวเทน พบว่า Rhodopseudomonas sp. OS33-UV13-5 มีการเจริญเติบโตสูงสุดเท่ากับ 11.82±0.935 U770nm ซึ่งมีการผลิตแคโรทีนอยด์สูงสุดเท่ากับ 15.67±1.137 มิลลิกรัมต่อลิตร และการผลิตโคเอนไซม์คิวเทน สูงสุดเท่ากับ 288.79±20.132 ไมโครกรัมต่อลิตร เมื่อเพาะเลี้ยงในอาหารที่มีแป้งดิบความเข้มข้น 300 กรัมต่อลิตร ภายใต้ความเข้มแสง 1,500 ลักซ์ โดยคิดเป็น 5.65, 2.00 และ 1.44 เท่า ตามลำดับ เมื่อเทียบกับการเพาะเลี้ยงในอาหารที่มีแป้งดิบความเข้มข้น 10 กรัมต่อลิตร ภายใต้ความเข้มแสง 1,000 ลักซ์ การเจริญเติบโตในสภาวะที่เหมาะสมนี้ส่งผลให้การใช้กลูโคสของเชื้อ และการย่อยสลายแป้งดิบไปเป็นกลูโคสดำเนินไปอย่างเหมาะสม โดยให้ปริมาณกลูโคสที่มีค่าต่ำกว่า 2.0 กรัมต่อลิตร ตลอดระยะเวลาการเลี้ยงเชื้อ ซึ่งส่งผลดีต่อการเจริญเติบโต การผลิตแคโรทีนอยด์ และโคเอนไซม์คิวเทน นอกจากนี้ยังพบความสัมพันธ์ระหว่างการเจริญเติบโต และกิจกรรมของเอนไซม์อะไมเลสที่ย่อยสลายแป้งดิบในระหว่างการเลี้ยงเชื้อ โดยตลอดระยะเวลาการเลี้ยงเชื้อ พบปริมาณกลูโคสในอาหารที่ระดับความเข้มข้น 0.12±0.08 ถึง 1.18±0.15 กรัมต่อลิตร
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
เอกสารอ้างอิง
Guan, C.J., Ji, Y.J., Hu, J.L., Hu, C.N., Yang, F. and Yang, G.E. 2017. Biotransformation of rutin using crude enzyme from Rhodopseudomonas palustris. Current Microbiology, 74(4), 431–436.
Larimer, F.W., Chain, P., Hauser, L., Lamerdin, J., Malfatti, S. and Do, L. 2003. Complete genome sequence of the metabolically versatile photosynthetic bacterium Rhodopseudomonas palustris. Nature Biotechnology, 22(1), 55–61.
Madigan, M.T. and Jung, D.O. 2009. An Overview of Purple Bacteria: Systematics, Physiology, and Habitats, In Hunter, C.N., Daldal, F., Thurnauer, M.C. and Beatty, J.T. (eds). The Purple Phototrophic Bacteria. Dordrecht: Springer Netherlands, 1–15.
Li, M., Ning, P. Ning, Sun, Y.I., Luo, J. and Yang, J. 2022. Characteristics and application of Rhodopseudomonas palustris as a microbial cell factory. Frontiers in Bioengineering Biotechnology, 10, 1-19.
Luo, W., Deng, X., Zeng, W. and Zheng, D. 2012. Treatment of wastewater from shrimp farms using a combination of fish, photosynthetic bacteria, and vegetation. Desalination and Water Treatment, 47, 221-227.
Peirong, Z. and Wei, L. 2013. Use of fluidized bed biofilter and immobilized Rhodopseudomonas palustris for ammonia removal and fish health maintenance in a recirculation aquaculture system. Aquaculture Research, 44(3), 327–334.
Zhou, X., Tian, Z., Wang, Y. and Li, W. 2010. Effect of treatment with probiotics as water additives on Tilapia (Oreochromis niloticus) growth performance and immune response. Fish Physiology and Biochemistry, 36(3), 501–509.
Sasaki, K., Watanabe, M., Suda, Y., Ishizuka, A. and Noparatnaraporn, N. 2005. Applications of photosynthetic bacteria for medical fields. Journal of Bioscience Bioengineering, 100(5), 481-488.
Nookongbut, P., Kantachote, D. and Megharaj, M. 2016. Arsenic contamination in areas surrounding mines and selection of potential as resistant purple non-sulfur bacteria for use in bioremediation based on their detoxification mechanisms. Annals of Microbiology, 66, 1419–1429.
Kapoor, P. and Kapoor, A.K. 2013. Coenzyme Q10-A novel molecule. The Journal Indian Academy of Clinical Medicine, 14, 37–45.
Barcelos, I.P. and Haas, R.H. 2019. CoQ10 and aging. Biology, 8(28), 1-22.
Brotosudarmo, T.H.P., Heriyanto, L.L. and Prihastyanti, M.N.U. 2015. Adaptation of the photosynthetic unit of purple bacteria to changes of light illumination intensities. Procedia Chemistry, 14, 414-421.
Muzziotti, D., Adessi, A., Faraloni, C., Torzillo, G. and Philippis, R.D. 2017. Acclimation strategy of Rhodopseudomonas palustris to high light irradiance. Microbiological Research, 197, 49-55.
Lerfall, J. 2016. Carotenoids: Occurrence, Properties and Determination. In Caballero, B., Finglas, P. and Toldra, F. (eds). Encyclopedia of Food and Health. 1st ed, Elsevier, Trondheim, 663–669.
McKinlay, J.B. and Harwood, C.S. 2010. Photobiological production of hydrogen gas as a biofuel. Current Opinion in Biotechnology, 21(3), 244–251.
Buranakarl, L., Ying, F.C., Ito, K., Izaki, K. and Takahashi, H. 1985. Production of molecular hydrogen by photosynthetic bacteria with raw starch. Agricultural and Biological Chemistry, 49(11), 3339-3341.
Buranakarl, L., Ito, K., Izaki, K. and Takahashi, H. 1988. Purification and characterization of a raw starch digestion amylase from non-sulfur purple photosynthetic bacteria. Enzyme Microbiology Technology, 10(3), 173-179.
Mahakhan, P., Chobvijuk, C., Ngmjarearnwong, M., Trakulnalermsai, S., Bucke, C., Svasti, J., Kanlayakrit, W. and Chitradon, L. 2005. Molecular hydrogen production by a thermotolerant Rubrivivax gelatinosus using raw cassava starch as an electron donor. ScienceAsia, 31, 415-424.
Sun, H., Ge, X.Y., Wang, L., Zhao, P. and Peng, M. 2009. Microbial production of raw starch digesting enzymes. African Journal of Biotechnology, 8(9), 1734-1739.
Manjeen, N., Phunpruch, S. and Krairak, S. 2012. Hydrogen production by photosynthetic bacterium strain OS33 using domestic waste as a carbon source. Proceedings of the 23rd Annual Meeting of the Thai Society for Biotechnology and International Conference. February 1-2, 2012. The Imperial Queen’s Park Hotel, Bangkok, Thailand. P-IV-26, 206-210.
Cohen, B.G., Sistrom, W.R. and Stanier, Y.R. 1957. Kinetic studies of pigment synthesis by non-sulfur purple bacteria. Journal of Cellular Physiology, 49, 25-68.
Zbircea, R.I., Menghiu, G., Matica, A. and Ostafe, V. 2016. Use of 3,5-Dinitrosalicylic acid reaction to study the chitosan hydrolysis. New Frontiers in Chemistry, 25(2), 145-153.
Matsumura, M., Kobayashi, T. and Aiba, S. 1983. Anaerobic production of ubiquinone-10 by Paracoccus dentrificans. European Journal of Applied Microbiology and Biotechnology, 17(2), 85-89.
Jeong, S.K. Ahn, S.C. Kong, I.S. and Kim, J.K. 2008. Isolation and identification of a photosynthetic bacterium containing a high content of coenzyme Q 10. Journal of the Fisheries Science and Technology, 11(3), 172-176.
Jalal, K.C.A., Azira, Z.A., Hafizah, N.Z., Rahman, M.M., Kamaruzzaman, B.Y.K. and Noor, H. N. 2014. Carotenoid contents in anoxygenic phototrophic purple bacteria, Marichromatium sp. and Rhodopseudomonas sp. of tropical aquatic environment, Malaysia. Oriental Journal of Chemistry, 30(2), 607-613.
Jensen, S.L. and Jensen, A. 1971. Quantitative determination of carotenoids in photosynthetic tissues. Methods in Enzymology, 23, 586-602.
Maruyama, K. and Kitamura, H. 1975. Some effects of propionate on the growth of Rhodopseudomonas spheroides S. Agricultural and Biological Chemistry, 39(8), 1521-1526.
Conrad, R. and H.G. Schlegel. 1978. Regulation of glucose, fructose and sucrose catabolism in Rhodopseudomonas cupsuluta. Journal of General Microbiology, 105, 315-322.
Oh, Y.K., Seol, E.H., Lee, Y.E. and Park, S. 2002. Fermentative hydrogen production by a new chemoheterotrophic bacterium Rhodopseudomonas palustris P4. International Journal of Hydrogen Energy, 27(11–12), 1373-1379.
Vikineswary, S., Getha, K., Maheswary, S., Chong, V.C., Shaliza, I. and Sastry, C.A. 1997. Growth of Rhodopseudomonas palustris strain B1 in sago starch processing wastewater. Studies in Environmental Science, 66, 335–348.
Dohendou, M., Pakzad, K., Nezafat, Z., Nasrollahzadeh, M. and Dekamin, M.G. 2021. Progresses in chitin, chitosan, starch, cellulose, pectin, alginate, gelatin and gum based (nano) catalysts for the heck coupling reactions. A review International Journal of Biological Macromolecules, 192, 771-819.
Wang, Z.J., Zhang, Z., Wang, P., Sui, Z., Guo, M., Zhang, S. and Zhuang, Y.P. 2020. Oxygen uptake rate controlling strategy balanced with oxygen supply for improving coenzyme Q10 production by Rhodobacter sphaeroides. Biotechnology and Bioprocess Engineering, 25, 459-469.
Yang, Y., Li, L., Sun, H., Li, Z., Qi, Z.L. and Liu, X. 2021. Improving CoQ10 productivity by strengthening glucose transmembrane of Rhodobacter sphaeroides. Microbial Cell Factories, 20, 1-11.
Cheirsilp, B. and Torpee, S. 2012. Enhanced growth and lipid production of microalgae under mixotrophic culture condition: Effect of light intensity, glucose concentration and fed-batch cultivation. Bioresource Technology, 110, 510–516.
Sorokin, C. and Krauss, R.W. 1958. The effects of light intensity on the growth rates of green algae. Plant Physiology, 33, 109–113.
Zhou, Q., Zhang, P. and Zhang, G. 2014. Biomass and carotenoid production in photosynthetic bacteria wastewater treatment: Effects of light intensity. Bioresource Technology, 171, 330-335.
