Rekayasa sel escherichia coli untuk meningkatkanproduksi bioetanol pada kondisi aerobik

Abstract

Penelitian sebelumnya telah mendokumentasikan penggunaan bioreaksi format dehydrogenase (FDH) yang diikuti dengan penambahan format ke dalam media sebagai substrat untuk pembentukan NADH di dalam mutan fosfo-transasetilase (PTA) E. coli telah berhasil meningkatkan akumulasi piruvat pada kultivasi secara aerobik. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengembangkan strategi kultivasi, dengan memanfaatkan sel E. coli tersebut yang ditransformasi dengan jalur metabolisme pembentukan etanol, piruvat dekarboksilase (PDC) dan alkohol dehidrogenasi (ADHB) untuk mengkonversi piruvat menjadi etanol. Kultivasi dilakukan pada kondisi taraf penambahan format dan oksigenasi yang berbeda untuk mendapatkan akumulasi etanol yang tinggi. Pada kultur mutan PTA E. coli yang mengandung jalur metabolisme produksi alkohol (BW25113pta/pHfdh/pTadhB-pdc) dengan penambahan 4 g/l format ke dalam media danKLa (koefisien pindah massa untuk oksigen) = 1,5 min-1, etanol diproduksi sebesar 4,8 0,2 g/l.Nilai tersebut lebih tinggi dibandingkan dengan kultur kultivasi tanpa penambahan format (3,5 0,5 g/l). Sementara itu, peningkatan akumulasi etanol lebih lanjut melalui peningkatan oksigenasi pada KLa = 4,9 min-1 tidak tercapai.

Previous study has reported the using formate dehydrogenase (FDH) reaction with formate as the substrate for formation of NADH in a phospho-transacetylase (PTA) mutant of E. colisucceeded in inducing the accumulation of pyruvate under aerobic conditions. The aim of the current study was to extend this culture strategy, employing E. coli cells introduced by a series of ethanol production pathways,pyruvate decarboxylase (PDC) and alcohol dehydrogenase(ADHB) for converting pyruvate to ethanol. The cells were grown under different formate feeding and oxygenation level to increase ethanol production. In the culture of E. coli PTA mutant harboring FDH and ethanologenic pathway (BW25113pta/pHfdh/pTadhB-pdc) with 4 g/l formate feeding at KLa (O2 transfer coefficient) = 1,5 min-1, ethanol was produced at 4,8 0,2 g/l. This value was higher than that of the culture lacking of formate addition (3,5 0,5 g/l). However, the enhancement of ethanol accumulation was not achieved by elevating oxygen level to KLa = 4,9 min-1.