Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/60912
Title: Lactic acid production by escherichia coli harboring ldhA gene from rhizopus oryzae
Other Titles: การผลิตกรดแล็กติกโดย Escherichia coli ที่ได้รับยีน ldhA จาก Rhizopus oryzae
Authors: Thanawan Watthanaphorn
Advisors: Ruethairat Boonsombat
Other author: Chulalongkorn University. Faculty of Science
Subjects: Lactic acid
Escherichia coli
กรดแล็กติก
เอสเคอริเคียโคไล
Issue Date: 2014
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: Lactic acid is widely used for many industries such as food, pharmaceutical, cosmetic and use as monomer for producing biodegradable plastic. Lactic acid can be produced by microbial fermentation such as the fungus Rhizopus oryzae. Although this fungus has many advantages such as optically pure L(+)-lactic acid production and simple nutrient requirement, one of the obstacles for lactic production is its morphology that can increase in broth viscosity, but decrease in oxygen transfer. Therefore, genetic engineering was used to overcome the problem of R. oryzae morphology by using Escherichia coli as the host cell. The aim of this research is to study lactic acid production from the genetically modified E. coli strain RB24, E. coli with deactivated chromosomal ldhA and pta and harboring R. oryzae ldhA gene on the plasmid. After varying some fermentation parameters in shake flask level, It was suggested that a very small amount of lactic acid was detected when 56/2 minimal medium was used for 48 hours fermentation in all conditions. This lactic acid may come from the other Lactate dehydrogenases (LldD and  Dld). When rich fermentation broth was used, the highest concentration of lactic acid at 7.45 g/L was obtained after being fermented with 30 g/L of initial glucose concentration under anaerobic condition for 48 hours. When IPTG inducible plasmid was used to express R. oryzae ldhA gene, smaller amount of lactic acid than that of RB24 strain may be resulted from glucose repression. From this study, it is possible that exogenous R. oryzae LdhA may not function properly in E. coli host. This was not only generation of low amount of lactic acid, but also inhibition of phosphoenolpyruvate:carbohydrate phosphotransferase system (PTS) for glucose consumption that was investigated by high concentration of residual glucose.
Other Abstract: ในปัจจุบันได้มีการนำกรดแล็กติกมาประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมอย่างกว้างขวาง เช่น อุตสาหกรรมอาหาร ยา เครื่องสำอาง อีกทั้งยังนำมาใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตพลาสติกที่ย่อยสลายได้โดยธรรมชาติ กรดแล็กติกสามารถผลิตได้จากกระบวนการหมักโดยใช้จุลินทรีย์ เช่น รา Rhizopus oryzae ข้อดีของการผลิตกรดแล็กติกโดย R. oryzae คือ กรดแล็กติกที่ผลิตได้เป็นไอโซเมอร์แอลบริสุทธิ์ ใช้อาหารเลี้ยงเชื้อมีองค์ประกอบไม่ซับซ้อน แต่ปัญหาอย่างหนึ่งที่สำคัญคือลักษณะทางสัณฐานวิทยาของ R. oryzae มีผลต่อความหนืดของอาหารเลี้ยงเชื้อ ส่งผลให้ออกซิเจนไหลเวียนได้ไม่ดี เทคนิคทางพันธุวิศวกรรมจึงถูกนำมาประยุกต์ใช้ในการแก้ปัญหาเกี่ยวกับลักษณะทางสัณฐานวิทยาของรา R. oryzae โดยการใช้แบคทีเรีย Escherichia coli เป็นเซลล์เจ้าบ้าน งานวิจัยนี้มีจุดมุ่งหมายในการพัฒนาการผลิตกรดแล็กติกไอโซเมอร์แอลจาก E. coli สายพันธุ์ RB24 ซึ่งเป็นสายพันธุ์ที่ผ่านขั้นตอนการดัดแปลงทางพันธุกรรมโดยการนำพลาสมิดที่มียีน ldhA จาก R. oryzae ใส่เข้าไปในแบคทีเรีย E. coli สายพันธุ์ที่มีการทำลายยีน ldhA และ pta จากการทดลองเปลี่ยนแปลงตัวแปรในการหมักในระดับขวดเขย่า เมื่อใช้อาหารสูตร  56/2 พบว่า E. coli สายพันธุ์ RB24  มีการผลิตกรดแล็กติกได้เพียงเล็กน้อยในทุกสภาวะ คาดว่ากรดแล็กติกที่เกิดขึ้นนั้นมาจาก Lactate dehydrogenases (LldD และ Dld) เมื่อเปลี่ยนสูตรอาหารเป็น fermentation broth ที่อุดมไปด้วยสารอาหารในการหมักพบว่า E. coli สายพันธุ์ RB24 ผลิตกรดแล็กติกได้มากที่สุดที่ความเข้มข้น 7.45 กรัมต่อลิตร เมื่อใช้อาหารเลี้ยงเชื้อสำหรับการหมักที่น้ำตาลกลูโคสเริ่มต้น 30 กรัมต่อลิตร เป็นเวลา 48 ชั่วโมง ภายใต้ภาวะที่ไม่ให้อากาศ จากนั้นทำการเหนี่ยวนำพลาสมิดโดย IPTG เพื่อให้ยีน ldhA จาก R. oryzae มีการแสดงออกซึ่งผลิตกรดแล็กติกได้ปริมาณน้อยกว่าสายพันธุ์ RB24 ซึ่งคาดว่าอาจเกิดจากการกดการแสดงออกโดยน้ำตาลกลูโคสในอาหาร จากงานวิจัยนี้มีความเป็นไปได้ว่า LdhA จาก R. oryzae ไม่สามารถทำงานได้เต็มที่อยู่ใน E. coli ที่เป็นเซลล์เจ้าบ้าน ส่งผลให้มีการผลิตกรดแล็กติกได้ในปริมาณต่ำและยับยั้งการนำน้ำตาลกลูโคสเข้าสู่เซลล์ด้วยกระบวนการ phosphoenolpyruvate:carbohydrate phosphotransferase system (PTS) ทำให้พบน้ำตาลกลูโคสเหลือในอาหารปริมาณมาก
Description: Thesis (M.Sc.)--Chulalongkorn University, 2014
Degree Name: Master of Science
Degree Level: Master's Degree
Degree Discipline: Biotechnology
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/60912
URI: http://doi.org/10.14457/CU.the.2014.1453
metadata.dc.identifier.DOI: 10.14457/CU.the.2014.1453
Type: Thesis
Appears in Collections:Sci - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
5472183823.pdf3.55 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.