Microbial production of propionate from carbon monoxide - syngas and glycerol

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Moreira, João Paulo Carvalho
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1822/52397
Resumo: Dissertação de mestrado em Biotecnologia
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spelling Microbial production of propionate from carbon monoxide - syngas and glycerolSyngasMonóxido de carbonoPropionatoAcetobacterium sp.Clostridium neopropionicumCarbon monoxidePropionateCiências Agrárias::Biotecnologia Agrária e AlimentarEngenharia e Tecnologia::Engenharia MédicaEngenharia e Tecnologia::Biotecnologia IndustrialEngenharia e Tecnologia::Biotecnologia AmbientalDissertação de mestrado em BiotecnologiaO monóxido de carbono (CO) é um gás poluente produzido por vários setores industriais (por exemplo, energia e indústria química). É também um componente importante, habitualmente o mais abundante do gás síntese (syngas), que é gerado a partir da gaseificação de materiais contendo carbono. O glicerol é um inevitável subproduto gerado em grandes quantidades durante processos industriais de produção de bioetanol e de biodiesel. Syngas/CO e glicerol podem ser usados por alguns microrganismos anaeróbios para produzir combustíveis ou produtos químicos de elevado valor económico. O objetivo deste trabalho foi construir um consórcio microbiano capaz de converter CO/Syngas e/ou glycerol em propionato. O propionato é um composto de elevado valor com inúmeras aplicações industriais: aplicações variadas na indústria farmacêutica, agente antifúngico na indústria alimentar e funciona também como um percursor para a construção química para produzir plásticos e herbicidas. Um enriquecimento mesofílico (37 ºC) capaz de produzir propionato foi obtido a partir biomassa anaeróbia (biomassa granular) através de transferências sucessivas em CO (≈1.0 bar de pressão parcial) mais acetato (20 mM). A diversidade microbiana desta cultura foi estudada por análise do gene 16S rRNA, sendo identificados como predominantes os microrganismos pertencentes ao gênero Acetobacterium. Microrganismos relacionados com Clostridium propionicum e C. neopropionicum (identidade do gene 16S rRNA> 98%) e com Pelobacter sp. (93% de identidade do gene 16S rRNA) também foram abundantes. Uma nova estirpe, designada strain JM, 99% de identidade do gene 16S rRNA Acetobacterium sp. foi isolada de um enriquecimento microbiano usando técnicas de diluição em série, em meio líquido e sólido, e usando CO como única fonte de carbono e energia. Este organismo consegue converter CO em acetato e / ou etanol, e é também capaz de converter glicerol em 1,3-propanodiol. Foi construído um consórcio sintético (co-cultura) composto por Acetobacterium sp. estirpe JM e por Clostridium neopropionicum, que tem a capacidade de produzir propionato a partir de CO (0,1 mol de propionato/ mol de CO convertido). Com o objetivo de obter informações sobre a fisiologia e bioquímica da conversão biológica de CO a propionato e as potenciais interações microbianas entre os dois microrganismos no consórcio, foi aplicada a técnica de proteómica.Carbon monoxide (CO) is a polluting gas produced by several industrial sectors (e.g. energy, chemical industry). It is also a major component of syngas generated from the gasification of carbon-containing materials. Glycerol is an inevitable byproduct generated in large amounts during the production processes of both bioethanol and biodiesel industries. Syngas/CO and glycerol can be used by some anaerobes to produce fuels or valuable chemicals. The aim of this work was to construct a microbial consortium capable of converting CO/ Syngas and/or glycerol to propionate. Propionate is a value-added compound with numerous industrial applications, e.g. as an antifungal agent in foods and feeds, and as a building block to produce plastics and herbicides. A mesophilic (37 ºC) propionate-producing enrichment was obtained from anaerobic sludge by successive transfers on CO (≈1.0 bar of partial pressure) plus acetate (20 mM). Microbial diversity of this culture was studied by 16S rRNA gene analysis, and microorganisms belonging to Acetobacterium genus were identified as predominant. Microorganisms related to Clostridium propionicum and C. neopropionicum (16S rRNA gene identity > 98%) and to Pelobacter species (93% identity) were also abundant. A new Acetobacterium sp. strain JM was isolated from the enrichment culture using dilution series technique and solid medium using CO as sole carbon and energy source. This organism was able to convert CO to acetate and/or ethanol, and able to convert glycerol into 1,3-propanediol. A synthetic consortium (co-culture) composed of Acetobacterium sp. strain JM and Clostridium neopropionicum was constructed and was capable of producing propionate from CO (0.1 mol propionate/mol CO converted). A proteomic analysis was performed to get insights into the physiology of CO conversion to propionate and microbial interactions between the two microorganisms in the consortium.ERC grant (project 323009); Gravitation grant (project 024.002.002) of the Netherlands Ministry of Education, Culture and Science and the Netherlands Science Foundation (NWO); Financial support from Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) in the frame of the grants SFRH/BPD/104837/2014 and PD/BD/128030/2016. Financial support on the frame of UID/BIO/04469/2013, COMPETE 2020 (POCI-01-0145-FEDER-006684), NORTE-01-0145-FEDER-000004 and RECI/BBB-EBI/0179/2012 (FCOMP-01-0124-FEDER-027462).Sousa, Diana Zita MachadoAlves, Joana Isabel FerreiraUniversidade do MinhoMoreira, João Paulo Carvalho20172017-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/1822/52397eng201877082info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-21T12:37:26Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/52397Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T19:33:44.171497Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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