Basfia succiniciproducens

Basfia succiniciproducens

Basfia succiniciproducens byla izolována z bachoru holštýnské krávy. Patří do čeledi Pasteurellaceae a geneticky je podobná bakterii Manheimia succiniciproducens (Scholten a kol., 2008). Jedná se o fakultativně anaerobní, gram-negativní, kapnofílní, kataláza-, ureáza- a indol-negativní, oxidáza-pozitivní, nepohyblivou bakterii, která vytváří tyčinkovité koky (Kuhenert a kol., 2010).

Původ názvu Basfia je odvozen od názvu německé chemické společnosti BASF SE se sídlem v Ludwigshafenu. Basfia suciniproducens není patogenní pro člověka ani zvířata (Kuhnert a kol., 2010) a roste za anaerobních podmínek při teplotě 37 °C na krevním agaru. Velikost kolonií je 0,1 až 0,5 mm v průměru. Kolonie jsou lesklé a šedavé po 24 hodinách. Za anaerobních podmínek tato bakterie produkuje kyselinu jantarovou z vhodného zdroje uhlíku, kterým je např. glukóza, maltóza, fruktóza, galaktóza, trehalóza a xylóza. Za použití arabinózy, sorbitolu, celobiózy či myo-inositolu nebyl pozorován skoro žadný nebo jen malý výtěžek (Kuhenert a kol., 2010, Scholten a kol., 2009).

Basfia suciniproducens je schopna dvojnásobné produkce kyseliny jantarové ve srovnání s Mannheimia succiniproducens (Kuhnert a kol., 2010). Produkce kyseliny jantarové za použití cukrů, jako zdroje uhlíku, je značně vyšší, než v případě použití glycerolu. Pro výrobu ve větším měřítku je vhodné využívat směs glycerolu, jako levného zdroje uhlíku, ale s přídavkem glukózy a sacharózy. Tvorba dalších produktů fermentace je nízká, což je výhodné díky snadnějšímu procesu purifikace a separace kyseliny jantarové (Scholten a kol., 2009).

Pro taxonomické zařazení bakterie Basfia succiniciproducens byla použita metoda sekvenace genů pro 16S rRNA, rpoB, infB a recN. Dále byla provedena biochemická charakterizace. K té byl využit systém Vitek2 - automatizovaný systém identifikace bakterií a hub. Na základě podobností získaných z analýz sekvenovaných genů byla použita karta pro identifikaci bakterií rodu Neisseria a Haemophilus(NH card) a pro identifikaci dalších vybraných gram-negativní nebo gram-variabilních mikroorganizmů (GN card) (Valenza a kol., 2007).

Na kartách VÍTEK 2 GN a NH byli získány následující výsledky: pozitivní reakce (průkaz přítomnosti nebo zkvašování) na arabinosidasu, β-galaktosidázu, leucin-arylamidasu, fenylalanin-arylamidasu, N-acetyl-D-glukosamin, fosforylcholin, manitol, maltotriózu,
galaktózu, glukózu, manózu, malát, ribózu, sacharózu, trehalózu. Negativní reakce (absence enzymové aktivity nebo neschopnost zkvašování) na aldonitol, arabitol,
tyrosin, prolin-arylamidasu, lipázu, citrát, malát, ureázu, maltózu, sorbitol,
xylózu, malonát a další. Variabilní výsledky byly pozorovány v případě celobiózy,
5-keto-D-glukonátu, galaktozidázy. Žádné toxické působení nebylo zjištěno na lymfatické buňky skotu ani lidské nebo rybí buňky. Zasoupení GC párů v DNA této bakterie je 42,5 % (Kuhenert a kol., 2010).

Basfia succiniciproducens je schopna růstu v médiu BHI (Brain-Heart-Infusion) bez jakýchkoliv přísad, přičemž vytvoří asi 0,5 g l^-1 kyseliny jantarové po 19 h růstu. Když standardní koncentrace glukózy v BHI (2 g l^-1) byla zvýšena na 20 g l^-1, bylo produkováno více než 5 g l^-1 kyseliny jantarové. To bylo dvojnásobné množství ve srovnání s kontrolními kmeny Manheimia glukosida nebo Escherichia coli (Scholten a kol., 2008).

Při vsádkové kultivaci (zdroj uhlíku: glukóza) je Basfia succiniciproducens schopna produkovat více než 5,8 g l^-1 kyseliny jantarové s produktivitou a výtěžkem 1,5 g l^-1 h^-1 a 0,6 g g^-1. V případě použití glycerolu byla získána koncentrace kyseliny jantarové 8,4g l^-1, při produktivitě 0,9 g l^-1 h^-1 a výtěžnosti 1,2 g g^-1. Výtěžnost vyšší než jedna, je dána současným využíváním glycerolu a oxidu uhličitého jako zdroje uhlíku (Scholten a kol., 2008).

Inokulační médium se skládalo z kvasničného extraktu, peptonu, NH₄SO₄, CaCl₂·2H₂O, MgCl₂·6H₂O, NaCl, K₂HPO₄, MgCO₃ a zdroje uhlíku. Přidáním Na₂S·9H₂O byli zabezpečeny anaerobní podmínky. Kultivace probíhala při teplotě 37 ^◦C. Inokulum bylo kultivováno přibližně 15 hodin ve 100 ml baňkách s plynutěsnými zátkami z butylové pryže, pod atmosférou CO₂. C-zdrojem byla glukóza. Inokulační kultury pro zaočkování do produkčního média byli kontrolovány pomocí světelné mikroskopie (Scholten a kol., 2008).

V průběhu kultivace bylo vytvořeno značné množství kyseliny jantarové. Její výroba z glycerolu, namísto sacharózy, glukózy, fruktózy, xylózy, arabinózy,
galaktózy nebo manózy má dvě zjevné výhody. Podstatně vyšší výnos a podstatně nižší koncentraci vedlejších produktů, jako jsou kyselina mravenčí a octová (Scholten a kol., 2008).

Výnos kyseliny jantarové za použití glycerolu, jako zdroje uhlíku, je asi 1,28 g g^-1, což je maximální teoretická hodnota bez tvorby biomasy. Produktivita  Basfia succiniciproducens na glycerolu je podstatně vyšší, než hodnoty získané s Anaerobiospirillum succiniciproducens (0,14 g l^-1 h^-1) a E. coli (0,03 g l^-1 h^-1) (Scholten a kol., 2008).

Pro výrobu kyseliny jantarové ve velkém měřítku existuje tedy kromě sacharózy a glukózy možnost využití dvou alternativních zdrojů uhlíku - glycerolu, který je získáván ve velkých množstvích, jako vedlejší produkt při výrobě bionafty (Scholten a kol., 2008).