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Titelaufnahme

Titel
Optimisation of media composition for the fermentation of lipids by Aurantiochytrium limacinum SR21 / submitted by Michael Melcher
VerfasserMelcher, Michael
Betreuer / BetreuerinHolubar, Peter
Erschienen2014
UmfangIX, 109 S. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Univ. für Bodenkultur, Masterarb., 2014
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (DE)Aurantiochytrium limacinum, DHA, Docosahexaensäure, Medienoptimierung, Fermentation
Schlagwörter (EN)Aurantiochytrium limacinum, DHA, Docosahexaenoic acid, Media optimisation, Fermentation
Schlagwörter (GND)Docosahexaensäure / Biokonversion / Aurantiochytrium limacinum
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-10416 Persistent Identifier (URN)
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Optimisation of media composition for the fermentation of lipids by Aurantiochytrium limacinum SR21 [8.18 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

In dieser Arbeit wurden die Medienzusammensetzung und Kultivierungstechnik des Thraustochytriden Aurantiochytrium limacinum SR21 (A. limacinum) hinsichtlich der Docosahexaensäure (DHA) Produktion optimiert. Erste Versuche, A. limacinum in 9% Glukose, 2% Hefeextrakt und Pepton aus Casein (YEP) Medium zu kultivieren, zeigten niedrige mittlere spezifische Wachstumsraten (av) von jeweils 0.012 h1 und 0.065 h1 für Schüttelkolben und Bioreaktor Kulturen. Als nächsten Schritt wurden unterschiedliche N-Quellen (Harnstoff, NH4NO3, (NH4)2SO4) in unterschiedlichen Konzentrationen getestet um eine Medienzusammensetzung zu finden, die schnelles Zellwachstum mit niedriger Lipidproduktion ermöglicht. Mit einem 2% Glukose, 0.05% YEP, 31.2 mM (NH4)2SO4 Medium (C:N Verhältnis von 10:1) wurde ein av von 0.243 h1 , ein totaler Fettsäuren (TFA) Gehalt der Zellen von 2.24% mit einen Biomasse Ausbeutekoeffizient (YX/S) von 0.46 g g1 erreicht. Dieses Medium wurde anschließend als Batch-Medium in einer Fed-Batch Fermentation verwendet, die aus einer Biomasse- und Lipid-Produktionsphase bestand und deren Ziel die Untersuchung der Lipidproduktion unter N-Limitierung war. Wärend der Feed-Phase wurde eine volumetrische DHA Produktivität (qDHA) von 119 mg L1 h1 mit einer Biomassekonzentration von 19.03 g L1 erreicht. Zellen am Ende der Fermentation wiesen einen TFA- und DHA-Gehalt von jeweils 45.18% und 20.59% (45.56% von TFA) auf. Der gesamte Prozess hatte ein qDHA von 53.1 mg L1 h1. Diese Studie konnte zeigen, dass ein Fed-Batch Prozess, mit einer Biomasse- und einer Lipid-Produktionsphase, einem Batch-Prozess vorzuziehen ist. Des weiteren ist NH3 eine gut geeignete N-Quelle und ein C:N Verhältnis von 10:1 scheint optimal für die Produktion von Biomasse mit niedrigen Lipid-Gehalt zu sein. Das Feed-Medium sollte keine N-Quelle enthalten, da ein Verlust von DHA in den Zellen zeitgleich mit der Aufnahme von N auftrat.

Zusammenfassung (Englisch)

In this study the media composition and cultivation technique of the thraustochytrid Aurantiochytrium limacinum SR21 (A. limacinum) were optimised for the production of docosahexaenoic acid (DHA). First attempts to cultivate A. limacinum in 9% glucose, 2% yeast extract and peptone from casein (YEP) medium resulted in a low average specific growth rate (av) of 0.012 h1 and 0.065 h1 for shaken flask and bioreactor cultures respectively. As the next step, different N-sources (urea, NH4NO3 and (NH4)2SO4) were tested in different concentrations to find a medium composition that would enable fast cell growth with low lipid production. Using a 2% glucose, 0.05% YEP, 31.2 mM (NH4)2SO4 medium with a C:N ratio of 10:1, a av of 0.243 h1 and a total fatty acid (TFA) content of 2.24% were achieved with a biomass to substrate yield (YX/S) of 0.46 g g1. This medium was then used as batch medium for a fed-batch fermentation, which consisted of a biomass and a lipid production phase, which was designed to investigate the lipid production under N-limitation. During the feed phase an average volumetric docosahexaenoic acid productivity (qDHA) of 119 mg L1 h1 was achieved with a final biomass concentration of 19.03 g L1. Cells at the end of the fermentation had a TFA and DHA content of 45.18% and 20.59% (45.56% of TFA) respectively. The qDHA of the whole process was 53.1 mg L1 h1. This study showed that a fed-batch cultivation with a biomass and lipid accumulation phase is clearly preferable to a batch cultivation, NH3 is well suited as a N-source for A. limacinum and a C:N ratio of 10:1 is optimal for the production of biomass with low lipid content. The feed medium should not contain a N-source, as loss of DHA in the cells appeared simultaneous with N uptake.