Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Application of perfluorinated oxygen carrier in microwell cultures of Crypthecodinium cohnii cells

Magdalena Chmielewska

Abstract

Crypthecodinium cohnii belongs to the marine microorganisms, which have a great potential as producers of polyunsaturated fatty acids. Docosahexaenoic acid (DHA, ω – 3, 22:6) is one of the ω – 3 polyunsaturated acids, which is significantly important for human health. DHA supplementation helps the visual and neurological development of infants. It has also relevance to a drug for adults as neural and autoimmune diseases preventive compound. Traditionally, DHA is isolated from sea fishes. However, fishes are not the most efficient source of DHA due to problems with purification and poor organoleptic abilities of DHA acquired of them. Hence, marine microorganisms have become the most valuable source of DHA. Unfortunately, at present, DHA production by microbial methods is nearly irrelevant due to high costs of production. Thereby many methods improving the DHA content in the cell of C. cohnii are being developed. In this work, well–known and previously created screening systems were used for testing the influence of many additives on DHA productivity. Microorganisms were cultivated in microscale 24 – deep well plates. In order to improve oxygen transfer into the culture broth, perfluorodecalin was applied as oxygen vector. Moreover, cultivation was carried out in a previously established buffer system; it was compared the influence of MES and TRIS buffer on C. cohnii cultivation. Sampling and optical density measurements were automated; a liquid handling robot was applied. The most suitable additive for enhanced DHA productivity in C. cohnii was identified as being sodium acetate and acetic acid. It was possible to improve the DHA yield by 10 % achieving finally 30 % (v/v). Furthermore, the behaviour of a liquid PFD phase and gas exchange phenomenon was observed. It can be concluded that the cultivation has been performed without reaching oxygen limiting conditions. The applied screening system seems to be suitable for further investigations, especially for testing the time for additions, related to the physiological conditions of the cells. However, the pH shift after the addition of volatile fatty acids has to be kept in a range so that it will not affect the DHA productivity.
Record ID
WUT21ca97dd1a2841579c7bafa0562ef775
Diploma type
Master of Science
Author
Magdalena Chmielewska Magdalena Chmielewska,, Undefined Affiliation
Title in Polish
Zastosowanie perfluorowanego nośnika tlenu w miniaturowych hodowlach komórek Crypthecodinium cohnii
Supervisor
Maciej Pilarek (FCPE/DBBE) Maciej Pilarek,, Department of Biotechnology and Bioprocess Engineering (FCPE/DBBE)Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Certifying unit
Faculty of Chemistry (FC)
Affiliation unit
Department of Biotechnology and Bioprocess Engineering (FCPE/DBBE)
Study subject / specialization
, Biotechnologia Przemysłowa
Language
(en) English
Status
Finished
Defense Date
23-10-2012
Issue date (year)
2012
Keywords in Polish
-
Keywords in English
-
Abstract in Polish
Mikroalgi Crypthecodinium cohnii należą do grupy mikroorganizmów morskich, uznawanych za potencjalnych producentów wielonienasyconych kwasów tłuszczowych. Kwas dokozaheksaenowy (ang. docosahexaenoic acid; DHA) jest jednym z wielonienasyconych kwasów tłuszczowych zaliczanych do grupy w-3. DHA pozytywnie wpływa na zdrowie człowieka a wzbogacanie diety noworodków w powyższy związek wspomaga rozwój ich kory mózgowej oraz narządu wzroku. Jako kwas w - 3 ma ogromne znaczenie także w żywieniu dorosłych, zwłaszcza w profilaktyce chorób neurodegeneracyjnych oraz autoimmunologicznych. Tradycyjnie, kwas dokozaheksaenowy jest otrzymywany z ryb morskich. Wyniki badań przeprowadzonych w ostatnich latach wskazują, że nie stanowią one najbardziej efektywnego źródła DHA, m.in. ze względu na trudności w oczyszczaniu pożądanego związku (chodzi tu głównie zanieczyszczenia rtęcią) oraz słabymi właściwościami organoleptycznymi. Z uwagi na wspomniane problemy, obecnie to mikroorganizmy uznawane są za najbardziej wartościowe źródło DHA. Niestety, ze względu na wysoką energochłonność przemysłowa produkcja DHA metodami biotechnologicznymi ma dziś niewielkie znaczenie i jest w dalszym ciągu uznawana za nieopłacalną. W związku z tym, prowadzone są intensywne badania z zakresu metod zwiększania wydajności biosyntezy DHA przez komórki mikroalg, spośród których za jeden z wiodących gatunków uznawany jest C. cohnii. W niniejszej pracy, przedstawiono wyniki badań nad adaptacją stworzonego uprzednio systemu hodowli C. cohnii w mikroskali do testowania dodatków poprawiających produkcyjność DHA. Komórki mikroalg były hodowane w naczyniu wielodołkowym pozwalającym na jednoczesne prowadzenie 24 niezależnych eksperymentów. W badaniach zastosowano perfluorodekalinę jako ciekły nośnik tlenu, zwiększający ilość tlenu dostarczanego do brzeczki hodowlanej. Ponadto, hodowla mikroalg prowadzona była w układzie zapewniającym buforowanie, który pozwalał zapobiegać nadmiernemu zwiększaniu się odczynu pH w trakcie procesu. Pobieranie prób do analiz chromatograficznych oraz pomiar gęstości komórek zostały zautomatyzowane – podczas eksperymentów używano robota STAR Line firmy Hamilton (USA) sprzężonego 8 z narzędziem spektrofotometrycznym do pomiaru gęstości komórek firmy Tecan (Szwajcaria). Na podstawie wyników prowadzonych badań zaproponowano modyfikację medium hodowlanego, zwiększającą wydajność biosyntezy DHA przez komórki mikroalg. Okazało się, że mieszanina kwasu octowego oraz octanu sodu dała najlepsze rezultaty we wszystkich przeprowadzonych testach. Zaobserwowano wzrost produkcyjności DHA w komórkach o ponad 5 % w stosunku do prób kontrolnych, uzyskując wydajność produkcji DHA na poziomie 30 % suchej masy komórki. Wyniki badań wskazują na brak zjawiska limitowania stężeniem tlenu szlaku biosyntezy DHA w komórkach C. cohnii. Podsumowując, scharakteryzowany w niniejszej pracy układ do prowadzenia mikrohodowli komórek mikroalg okazał się odpowiednim narzędziem do testowania wpływu prostych parametrów, takich jak dodatki suplementujące skład medium hodowlanego na produkcyjność DHA. Po rozwiązaniu problemu nadmiernego wzrostu odczynu pH pożywki podczas procesu hodowli, może on także zostać zastosowany do badania innych parametrów procesowych (np. kontrolowanych zmian temperatury, w której prowadzona jest hodowla).
File
  • File: 1
    chmielewska_praca_magisterska.pdf
Request a WCAG compliant version

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/master/WUT21ca97dd1a2841579c7bafa0562ef775/
URN
urn:pw-repo:WUT21ca97dd1a2841579c7bafa0562ef775

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page