Immobilization of Providencia stuartii Cells in Pumice Stone and Its Application for N-Acetylglucosamine Production

Autor: Lucia Crysanthy Soedirga, Yuniwaty Halim, Devianita Devianita, Ratna Handayani, Hardoko Hardoko
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Food Technology and Biotechnology
Volume 60
Issue 1
ISSN: 1334-2606
1330-9862
DOI: 10.17113/ftb.60.01.22.6994
Popis: Research background. Shrimp shells contain chitin that can be further processed into N-acetylglucosamine, which has been extensively used to treat joint damage. Providencia stuartii has a strong chitinolytic activity and may be utilized in the form of immobilized cells in repeated fermentation. Pumice is a porous and rigid stone that offers superior mechanical strength, making it suitable for immobilization. Experimental approach. In the research submerged fermentation with different pumice stone sizes and pumice stone/growth medium ratios (m/V) was carried out for 4 days at 37 °C and pH=7.0. The optimum pumice stone size and pumice stone/growth medium ratio (m/V) were used to determine the optimum fermentation cycle for the production of N-acetylglucosamine using immobilized P. stuartii. Results and conclusions. Pumice stones of 1.0 cm×1.0 cm×1.0 cm and pumice stone/growth medium ratio of 1:5 were found to be the optimum conditions for successful immobilization of (90.0±1.6) % cells and production of (331.4±7.3) g/L N-acetylglucosamine. The highest N-acetylglucosamine concentration of (323.0±2.5) g/L was obtained in the first fermentation cycle, which then decreased and remained stable throughout the last three cycles. Novelty and scientific contribution. P. stuartii, a strong chitinolytic bacterium previously isolated from rotten shrimp shells, was used for the first time in immobilized form to produce N-acetylglucosamine. The findings in this research showed the potential use of P. stuartii cells immobilized in pumice stone for continuous production of N-acetylglucosamine in repeated fermentation.
Pozadina istraživanja. Ljuštura morskih račića sadržava hitin, koji se može preraditi u N-acetilglukozamin, često primjenjivan za liječenje bolesti zglobova. Bakterija Providencia stuartii ima izraženo svojstvo razgradnje hitina, te se u obliku imobiliziranih stanica može koristiti u uzastopnim fermentacijama. Plovućac je porozan i tvrdi kamen izuzetne mehaničke čvrstoće, stoga je pogodan za imobilizaciju stanica. Eksperimentalni pristup. U radu je proveden submerzni uzgoj s različitim veličinama plovućca i omjerima mase plovućca i volumena podloge tijekom 4 dana na 37 °C pri pH-vrijednosti od 7.0. Određen je optimalni ciklus fermentacije za proizvodnju N-acetilglukozamina s pomoću imobiliziranih stanica bakterije P. stuartii koristeći optimalnu veličinu plovućca i optimalni omjer mase plovućca i volumena podloge. Rezultati i zaključci. Plovućac veličine 1,0 cm×1,0 cm×1,0 cm te omjer mase plovućca i volumena podloge od 1:5 bili su optimalni za uspješnu imobilizaciju (90,0±1,6) % stanica i proizvodnju (331,4±7,3) g/L N-acetilglukozamina. Najveća je koncentracija N-acetilglukozamina od (323,0±2,5) g/L dobivena u prvom ciklusu fermentacije, nakon čega se smanjila i ostala stabilna tijekom sljedeća tri ciklusa. Novina i znanstveni doprinos. Bakterija P. stuartii s izraženim svojstvom razgradnje hitina, prethodno izolirana iz trulih ljuštura morskih račića, po prvi je put primijenjena u imobiliziranom obliku za proizvodnju N-acetilglukozamina. Dobiveni rezultati pokazuju da se stanice bakterije P. stuartii imobilizirane u plovučcu mogu upotrijebiti za kontinuiranu proizvodnju N-acetilglukozamina u uzastopnim fermentacijama.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: