Search

Ljubičaste nesumporne bakterije zanimljive su s ekološkog i ekonomskog stajališta u održivim biotehnološkim procesima proizvodnje biogoriva, biokemikalija, biopolimera, biomase odnosno sintezi specifičnih spojeva kao što su npr. karotenoidi i pigmenti. Za uspostavu ekološki i ekonomski održivih bioprocesa nužan je adekavatan odabir radnih mikroorganizama, sirovina i uvjeta kultivacije, a dobar primjer za to je razvoj bioprocesa na obnovljivim sirovinama kao što su to lignocelulozne sirovine. U ovom istraživanju proučavan je fotoheterotrofni uzgoj ljubičaste nesumporne bakterije Rhodovulum adriaticum DSM 2781 na tekućim hranjivim podlogama koje sadrže glukozu i/ili ksilozu kao izvore ugljika s ciljem dobivanja bakterijske biomase i fotosintetskih pigmenata. Rezultati istraživanja pokazuju da su najveće vrijednosti pokazatelja uspješnosti bioprocesa (YX = 2,095 g L-1; YX/S = 0,54 g g-1i Pr = 0,022 g L-1h-1) vezanih u dobivanje biomase ostvareni kod uzgoja na hranjivoj podlozi s 5 g L-1 glukoze. Uzgoj R. adriaticum DSM 2781 na hranjivoj podlozi s 3 g L-1 glukoze i ksiloze pokazao se najuspješnji za dobivanje fotosintetskih pigmenata (ukupni pigmenti 13,27 mg g-1 biomase) uz zadovoljavajuće ostale pokazatelje uspješnosti bioprocesa (YX = 1,507 g L-1; YX/S = 0,22 g g-1i Pr = 0,017 g L-1h-1)., Purple non-sulphur bacteria are interesting from ecologic and economic point of view in sustainable biotechnological production of biofuels, biochemicals, biopolymers and biomass as well as specific compounds such as carotenoids and pigments. In order to establish ecological and economic sustainable bioprocesses it is necessary to select adequate working microorganisms, raw materials and cultivation conditions. Development of bioprocesses on the renewable raw materials (e.g. lignocellulose containing feedstocks) are good example for such bioprocess types. In this research, the photoheterotrophic cultivation of purple non-sulfur bacteria Rhodovulum adriaticum DSM 2781 was studied on the liquid media containing glucose or /and xylose as a carbon sources in order to produce bacterial biomass and photosynthetic pigments. Results obtained in this study show that the highest values of bioprocess efficiency parameters (YX = 2,095 g L-1; YX/S = 0,54 g g-1i Pr = 0,022 g L-1h-1) related to the biomass production were observed during bacterial cultivation on media with 5 g L-1. Cultivation of R. adriaticum DSM 2781 on the media with 3 g L-1 glucose and xylose shows the highest total photosynthetic pigments content (13,27 mg g-1 biomass) together with satisfy other bioprocess efficiency parameters (YX = 1,507 g L-1; YX/S = 0,22 g g-1i Pr = 0,017 g L-1h-1).

Wild strains of purple non-sulphur bacteria: Rhodospirillum rubrum B-6505, Rhodopseudomonas palustris B-6506, Rhodobacter capsulatus B-6508 and Rhodobacter spheroides B-6509 were studied as 5-ALA (5 aminolevulinic acid) producers. Selected strains were subjected to mutagenesis with N-methyl-N-nitro-N-nitrosoguanidine to obtain a strain with high 5-ALA producing capacity. After mutagenesis 19 stable mutant strains were selected from Rhodobacter capsulatus B-6508 and Rhodobacter sphaeroides B-6509. On the basis of obtained results, mutant strain of Rhodobacter capsulatus B-6508 has shown the highest potential for 5-ALA production. The most favorable conditions for growth and 5-ALA production by mutant strain R. capsulatus B-6508 were observed in media composed of glutamate and malate, light at 2000 Lux, microaerophilic conditions and temperature of 28 °C. In these conditions, the highest 5-ALA concentration (179 mg/L) was detected together with the highest bacterial physiological activity. The prolongation of mutant strain R. capsulatus B-6508 cultivation time after glycine, succinate and levulinic acid addition is related to the reduction of 5-ALA concentrations (e.g. 124.5 mg/L after 48 h and 89.5 mg/L after 72 hours). In the light/aerobic conditions R. capsulatus B-6508 produced only 58.1 mg/L of 5 ALA. Furthermore, in dark conditions even lower biomass and 5-ALA concentrations were observed during R. capsulatus B-6508 cultivation.

Zbog velike rasprostranjenosti u prirodi i relativno niske cijene, lignocelulozne sirovine postaju zanimljive za primjenu u različitim biotehnološkim procesima. Međutim, zbog svoje kompleksne strukture, te sirovine moraju proći postupak predobradbe u kojem uglavnom nastaju nuspodukti koji imaju inhibitorno djelovanje na proizvodni mikroorganizam i time utječu na ukupnu učinkovitost bioprocesa. U ovom istraživanju ispitivana je mogućnost korištenja hidrolizata pšenične slame i kukuruzovine za anaerobni uzgoj kvasca S. cerevisiae odnosno s ciljem proizvodnje etanola. Postupak blago kisele predobrade lignoceluloznih sirovina u visokotlačnom reaktoru (pri 210°C; 20 bara; vrijeme zadržavanja 1 - 10 minuta; do 1,0 % H2SO4) korišten je za dobivanje hidrolizata lignoceluloznih sirovima pri čemu je najveći udjel ukupnih fermentabilnih šećera zabilježen kod postupka predobrade s 1,0 % H2SO4 i vremenom zadržavanja od 5 minuta. Anaerobni uzgoj kvasca na hranjivim podlogama s hidrolizatima lignoceluloznih sirovina proveden je u Erlenmeyer tikvicama, te dodatno testiran u horizontalnom rotirajućem cijevnom bioreaktoru (HRCB). Rezultati ovog istraživanja pokazuju da su veće vrijednosti pokazatelja uspješnosti anaerobnog uzgoja kvasca zabilježene na hranjivoj podlozi s hidrolizatom pšenične slame (u odnosu na hidrolizat kukuruzovine) u HRCB-u pri čemu su ostvarene ove vrijednosti pokazatelja uspješnosti bioprocesa: YP/S = 0,261 g g-1, Pr = 0,0678 g L-1h-1 i E= 42 %. Na osnovi rezultata ovog istraživanja vidljivo je da je potrebno dodatno optimizirati postupak predobrade lignoceluloznih sirovina kao i selekcionirati novi soj mikroorganizma koji ima sposobnost korištenja heksoza i pentoza odnosno visoku tolerantnost na nusprodukte koji nastaju postupkom predobrade lignoceluloznih sirovina.

U ovom istraživanju proučavana je proizvodnja bioetanola na svježem soku šećerne repe s pomoću kvasca Saccharomyces cerevisiae. Za vođenje procesa proizvodnje bioetanola primjenjene su ove tehnike: šaržni proces, šaržni proces s pritokom supstrata i polukontinuirani proces. Tijekom šaržnog procesa proizvodnje bioetanola stupanj konverzije supstrata u produkt (YP/S) je iznosio 0,375 g/g, učinkovitost bioprocesa (E) 69.70 %, te produktivnost (Pr) procesa 0,53 g/Lh. U šaržnom procesu s pritokom supstrata dobivene su ove vrijednosti pokazatelja uspješnosti bioprocesa: YP/S = 0,502 g/g, E = 93,40 % i Pr = 0,50 g/Lh. Nadalje, tijekom polukontinuirane proizvodnje bioetanola pokazatelji uspješnosti bioprocesa su imali ove vrijednosti: YP/S = 0,360 g/g, E = 66,91 % i Pr = 0,66 g/Lh. Na osnovi prethodno prikazanih rezultata jasno je da šaržni proces s pritokom supstrata i polukontinuirani proces imaju značajno veći potencijal za primjenu u industrijskoj proizvodnji bioetanola iako je potrebna daljnja optimizacija polukontinuirane tehnike vođenja bioprocesa., In this investigation, the production of bioethanol on the raw sugar beet juice by Saccharomyces cerevisiae was studied. Following cultivation techniques for bioethanol productions were used: batch, fed batch and repeated batch. In batch process substrate conversion coefficient (YP/S) was 0,375 g/g, bioprocess effi eciency (E) 69,70 % and productivity (Pr) 0,53 g/Lh, respectively. During fed batch process bioprocess efficiency parameters have following values: YP/S = 0,502 g/g, E = 93,4 % and Pr = 0,50 g/Lh. Furthermore, in repeated batch process bioprocess efficiency parameters have following values: YP/S = 0,360 g/g, E = 66,91 % and Pr = 0,66 g/Lh. On the basis of previously presented results it is clear that fed batch and repeated batch processes have considerably higher potential for use in the industrial bioethanol production although further optimization of repeated batch cultivation techniques has to be performed.