Production of medium-chain length polyhydroxyalkanoates by Pseudomonas citronellolis grown in apple pulp waste

• Published in: Applied food biotechnology Vol. 6; no. 1; pp. 71 - 82
• Main Authors: Rebocho, A. T., Pereira, J. R., Freitas, F., Neves, L. A., Alves, V. D., Sevrin, Chantal, Grandfils, Christian, Reis, M. A. M.
• Format: Web Resource Journal Article
• Language: English
• Published: National Nutrition and Food Technology Research Institute 2019; Shahid Behehsti University of Medical Sciences
• Subjects: Apple pulp waste; Apple pulp waste ▪ Medium-chain-length polyhydroxyalkanoates (mcl- PHA) ▪ Pseudomonas citronellolis ▪ Waste valorization; Engineering, computing & technology; Ingénierie, informatique & technologie; Medium-chain-length polyhydroxyalkanoates (mcl- PHA); Pseudomonas citronellolis; Waste valorization
• ISSN: 2345-5357; 2423-4214; 2423-4214
• DOI: 10.22037/afb.v6i1.21793

Background and objective: Apple pulp waste generated by the fruit processing industry is a sugar-rich material with great potential to be used as a feedstock for production of valueadded microbial products. The aim of this work was to use this feedstock for the cultivation of Pseudomonas citronellolis and production of medium-chain-length polyhydroxyalkanoates, a natural elastomer. Material and methods: The solid fraction of the apple pulp waste was discarded and the soluble fraction, rich in fructose (17.7 g l -1 ), glucose (7.5 g l -1 ) and sucrose (1.2 g l-1), was used for the batch bioreactor cultivation of Pseudomonas citronellolis NRRL B-2504. Results and conclusion: Pseudomonas citronellolis reached a polymer content in the biomass of 30% wt and a volumetric productivity of 0.025 g l -1 h -1 . The polymer was mainly composed of 3-hydroxydecanoate (68% mol) and 3-hydroxyoctanoate (22% mol), with minor contents of 3-hydroxydodecanoate (5% mol), 3-hydroxytetradecanoate (4% mol) and 3-hydroxyhexanoate (1% mol), and had a molecular weight of 3.7×10 5 Da. It presented glass transition and melting temperatures of -12 and 53°C, respectively, and a thermal degradation temperature of 296°C. The polymer's films were dense, ductile and permeable to oxygen and carbon dioxide. These results demonstrated that apple pulp waste is a suitable feedstock for the production of a biopolymer with properties that render it a promising alternative to some synthetic petrochemical-derived polyesters. Conflict of interest: The authors declare no conflict of interest. © 2019 National Nutrition and Food Technology Research Institute.چکیده سابقه و هدف: ضایعات پالپ سیب تولید شده در صنعت فرآوري میوه مادهاي غنی از قند است که توانایی زیادي براي استفاده به عنوان ماده اولیه در تولید فرآوردههاي میکروبی با ارزش افزوده دارد. هدف این کار استفاده از این ماده اولیه براي کشت سودوموناس سیترونلولیس و تولید الاستومر طبیعی پلیهیدروکسیآلکانوآتهاي با زنجیره متوسط بود. 17/7 )، گلوکز g·l- مواد و روش ها: بخش جامد پالپ سیب دور ریخته شد و بخش محلول، که غنی از فروکتوز ( 1 مورد NNRL B- 1/2 ) میباشد، براي کشت ناپیوسته سودوموناس سیترونلولیس 2504 g·l- 7/5 ) و سوکروز ( 1 g·l-1) استفاده قرار گرفت. یافته ها و نتیجه گیري: سودوموناس سیترونلولیس میزان بسپار 1 در توده زیستی را به 30 درصد وزن تر و بهره - 0/025 رساند. بسپار به طور عمده از 3- هیدروکسی دکانوآت g·l -1 ·h -1 وري حجمی را به 1 -3 ،(5 %mol) 22 )، با میزان کمی 3- هیدروکسی دودکانوآت %mol) 68 ) و 3- هیدروکسی اکتانوآت %mol) Da 1) تشکیل شده بود و وزن حجمی %mol) 4) و 3- هیدورکسی هگزانوآت %mol) هیدروکسی تترادکانوآت 53° ، و درجه حرارت تجزیه حرارتی C 3/7 داشت. انتقال شیشهاي و درجه حرارت ذوب آن به ترتیب 12 - و ×105 296° بود. فیلمهاي بسپار چگال، انعطافپذیر و نفوذ پذیر نسبت به اکسیژن و دي اکسید کربن بودند . نتایج C نشان داد ضایعات پالپ سیب ماده اولیهاي مناسب براي تولید زیست بسپاري است به لحاظ خواصی که دارد می - تواند جایگزین امیدوانه کنندهاي براي بسپارهاي مصنوعی برپایه پتروشیمی باشد.