Gliserol varlığında Rhodotorula glutinis çoğalma kinetiğinin incelenmesi ve katalaz aktivitesinin artırılması

Yıl 2018, Cilt: 33 Sayı: 2, 493 - 502, 06.04.2018

Ayşe Ezgi Ünlü Serpil Takaç

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.416357

Öz

Endüstriyel yan ürün olan gliserolün, R. glutinis çoğalması ve antioksidan enzim olan katalaz aktivitesi üzerindeki etkisi incelenmiştir.  Çoğalma kinetiği için parametreler; μ_max =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

Kaynakça

• 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.