Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/67317
Title: Improvement of beta-glucan production in Saccharomyces cerevisiae using some additives
Other Titles: การปรับปรุงการผลิตบีตากลูแคนใน Saccharomyces cerevisiae โดยสารเติมแต่งบางชนิด
Authors: Naruemon Mongkontanawat
Advisors: Romanee Sanguandeekul
Cheunjit Prakitchaiwattana
McLandsborough, Lynne A
Pawadee Methacanon
Other author: Chulalongkorn University. Faculty of Science
Advisor's Email: Romanee.S@Chula.ac.th
Cheunjit.P@Chula.ac.th
No information provinded
No information provinded
Subjects: Saccharomyces cerevisiae
Beta-glucan
เบต้ากลูแคน
Issue Date: 2010
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: After screening of S. cerevisiae strains, S. cerevisiae Angel® was selected as the test culture to study the effect of additives on quantity and quality of yeast β-glucan on the basis of high net β-glucan yield. EDTA, SDS and NaCl were supplemented into the medium at various concentrations. Cells were cultivated at pH 4, 30 °C with a reciprocal shaking at 200 rpm for 48 h. Sigmoid curve of yeast growth was analyzed using non-linear regression and presented as a function of shifted logistic equation. Treatments with SDS at 100 ppm and 200 ppm gave higher growth level than control. On the other hand, 50 and 100 ppm EDTA resulted in reduction of growth level. Similarly, the growth level of yeast cell was reduced in 30,000 ppm and 60,000 ppm NaCl. In addition, the time to reach the highest growth rate was longer in the presence of additives. Conditions with no growth and cell death were found in treatments with high concentrations and combination of additives. Based on this observation, the optimum concentration of each additive supplemented solely was 50 ppm EDTA, 100 ppm SDS and 30,000 ppm NaCl. Using computer software for estimation, 4 suitable combination of additives were EDTA 5 ppm and SDS 10 ppm; EDTA 5 ppm and NaCl 3,000 ppm; SDS 20 ppm and NaCl 3,000 ppm; and the combination of EDTA 5 ppm, SDS 10 ppm and NaCl 3,000 ppm. For further investigation, eight treatments (four single additives and four combination of additives) were set to study the effect of additives on cell shape, wall surface, β-glucan production and composition of cell in S. cerevisiae Angel®. Yeast cultured in medium supplemented with 100 ppm SDS exhibited rounder cell shape (the difference between major axis and minor axis length is 0.84 μm) with highest number of bud scars and highest β-glucan content (8.15 %w/w). Whilst, the second group was long oval cell shape and the longest cell was exhibited in treatment with combination of 5 ppm EDTA and 3,000 ppm NaCl (the difference between major axis and minor axis length is 2.00 μm). From FTIR spectra of yeast cell, treatments with additives showed slightly higher amount of polysaccharide region compared to control, with the exception in the presence of combination of 5 ppm EDTA and 3,000 ppm NaCl. Interestingly, these results implied that additives could activate β-glucan formation and cell wall synthesis. The ratio of protein region when yeast was cultivated with 100 ppm SDS was lower than control and other treatments. The highest protein was found when yeast was cultured with three combination of additives. For the β-(1,6) : β-(1,3) in yeast cell, calculation showed that the ratios were higher than control when yeast was cultivated with additives, with the exception of treatment with 50 ppm EDTA. However, after β-glucan extraction, the β-(1,6) : β-(1,3) was lower in treatments with additives. The higher weight average molecular weight than control were found when cultivated yeast with combination of 20 ppm EDTA, 3,000 ppm NaCl and three combination of EDTA, SDS and NaCl. For immunomudulatory properties, the β-glucan was derivatized to carboxymethylglucan (CM-glucan) before test. It was found that degree of substitution (DS) and concentration of CM-glucan seemed to affect significantly stimulation activity of macrophage cell as well as their cytotoxicity. The higher DS and concentration, the higher activity tended to be.
Other Abstract: จากการคัดเลือก S. cerevisiae 3 สายพันธุ์ S. cerevisiae Angel® เป็นสายพันธุ์ที่เหมาะสมเพื่อใช้ในการศึกษาผลของสารเติมแต่ง (EDTA, SDS, NaCl) ต่อปริมาณและคุณภาพของของบีตากลูแคน เนื่องจากมีปริมาณบีตากลูแคน เปอร์เซ็นต์น้ำหนักเซลล์แห้ง และมีปริมาณบีตากลูแคนสุทธิสูงสุด จากการเติมสารเติมแต่ง (EDTA, SDS, NaCl) ที่ระดับความเข้มข้นต่างๆ ในอาหารเลี้ยงเชื้อ YPD เลี้ยงภายใต้เครื่องเขย่าที่ความเร็วรอบ 200 รอบ/นาที พีเอช 4 อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส พบว่าการเจริญของยีสต์เป็น sigmoid curve สามารถอธิบายโดยใช้สมการ non-linear regression ในสมการของ shifted logistic equation ระดับการเจริญของยีสต์สูงกว่ากลุ่มควบคุม เมื่อเติม SDS 100 และ 200 พีพีเอ็ม ในทางกลับกันระดับการเจริญลดลงเมื่อเติม EDTA 100 200 พีพีเอ็ม NaCl 30,000 และ 60,000 พีพีเอ็ม นอกจากนี้เมื่อเลี้ยงยีสต์ด้วยสารเติมแต่งทำให้เวลาที่ยีสต์ใช้ตั้งแต่เริ่มต้นจนถึงมีอัตราการเจริญสูงสุดเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตามไม่พบการเจริญและเซลล์ตายเมื่อเลี้ยงยีสต์ด้วยสารเติมแต่งที่ความเข้มข้นสูง และสารเติมแต่งผสม จากผลการทดลองที่ได้พบว่าสภาวะที่เหมาะสมของสารเติมแต่งชนิดเดียวคือ EDTA 50 พีพีเอ็ม SDS 100 พีพีเอ็ม และ NaCl 30,000 พีพีเอ็ม จากนั้นประมาณความเข้มข้นของสารเติมแต่งผสมที่เหมาะสมรวม 4 ชุด โดยใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ พบว่า (1) ผลรวมของ EDTA 5 พีพีเอ็ม SDS 10 พีพีเอ็ม (2) ผลรวมของ EDTA 5 พีพีเอ็ม NaCl 3,000 พีพีเอ็ม (3) ผลรวมของ SDS 20 พีพีเอ็ม NaCl 3,000 พีพีเอ็ม และ (4) ผลรวมของ EDTA 5 พีพีเอ็ม, SDS 10 พีพีเอ็ม และ NaCl 3,000 พีพีเอ็ม จากนั้นศึกษาผลของสารเติมแต่งชนิดเดียวและสารเติมแต่งผสมรวม 8 ชุด ต่อรูปร่างเซลล์ พื้นผิวเซลล์ การผลิตบีตากลูแคน และองค์ประกอบของเซลล์ พบว่าเซลล์ค่อนข้างกลม (ความแตกต่างระหว่างความยาวและความกว้างเพียง 0.84 ไมโครเมตร) มีจำนวนรอยแผลของการแตกหน่อ และปริมาณบีตากลูแคนมากที่สุด ในขณะที่กลุ่มที่ 2 เซลล์รูปไข่ ยาว และยาวมากที่สุดในหน่วยทดลองที่เติม EDTA 5 พีพีเอ็ม และ NaCl 3,000 พีพีเอ็ม (ความแตกต่างระหว่างความยาวและความกว้าง 2.00 นาโนเมตร) จาก FTIR สเปกตรัม หน่วยทดลองที่เติมสารเติมแต่งจะมีปริมาณของโพลีแซคคาไรด์สูงกว่ากลุ่มควบคุม ยกเว้นเมื่อเลี้ยงในส่วนผสมของ EDTA 5 พีพีเอ็ม และ NaCl 3,000 พีพีเอ็ม จากผลการทดลองนี้สรุปว่าสารเติมแต่งกระตุ้นการสร้างบีตากลูแคนและการสังเคราะห์ผนังเซลล์ นอกจากนี้ปริมาณของโปรตีนต่ำที่สุดเมื่อเลี้ยงยีสต์ในอาหารเลี้ยงเชื้อที่มี SDS 100 พีพีเอ็ม และสูงที่สุดเมื่อเลี้ยงในส่วนผสมของสารเติมแต่ง 3 ชนิด อัตราส่วน β-(1,6) : β-(1,3) สูงขึ้นเมื่อเพาะเลี้ยงยีสต์ด้วยสารเติมแต่งยกเว้น EDTA 50 พีพีเอ็ม อย่างไรก็ตามหลังจากสกัดบีตากลูแคน พบว่าอัตราส่วน β-(1,6): β-(1,3) ในหน่วยทดลองที่เติมสารเติมแต่งต่ำกว่ากลุ่มควบคุม จากการศึกษาน้ำหนักโมเลกุลพบว่าบีตากลูแคนจากยีสต์ที่เลี้ยงด้วย SDS 20 พีพีเอ็ม, NaCl 3,000 พีพีเอ็ม และ ผลรวมของ EDTA, SDS และ NaCl พบว่ามีน้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยมากกว่ากลุ่มควบคุมและหน่วยทดลองอื่น สำหรับการศึกษาสมบัติของบีตากลูแคนในการกระตุ้นภูมิคุ้มกันจะเปลี่ยนบีตากลูแคนเป็น CM-glucan ก่อนการทดสอบ พบว่าความเข้มข้นของ CM-glucan และปริมาณคาร์บอกซีเมททิลกรุ๊ปเป็นปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อการกระตุ้นเม็ดเลือดขาวและความเป็นพิษต่อเซลล์ โดยปัจจัยดังกล่าวมีแนวโน้มแปรผันตรงกับสมบัติทางชีวภาพทั้งสอง
Description: Thesis (Ph.D.)--Chulalongkorn University, 2010
Degree Name: Doctor of Philosophy
Degree Level: Doctoral Degree
Degree Discipline: Food Technology
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/67317
Type: Thesis
Appears in Collections:Sci - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
4973866123_2010.pdf3.01 MBAdobe PDFView/Open


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