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저자정보
Siziya Inonge Noni (Division of Bioengineering Incheon National University Incheon 22012 Republic of KoreaResearch Cent) Yoon Deok Jun (Department of Bioengineering and Nano-Bioengineering Incheon National University Incheon 22012 Repu) Kim Mibang (Department of Bioengineering and Nano-Bioengineering Incheon National University Incheon 22012 Repu) 서명지 (인천대학교)
저널정보
한국미생물생명공학회 Journal of Microbiology and Biotechnology Journal of Microbiology and Biotechnology 제32권 제7호
발행연도
2022.7
수록면
892 - 901 (10page)
DOI
10.4014/jmb.2204.04035

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The rising demand for carotenoids can be met by microbial biosynthesis as a promising alternative to chemical synthesis and plant extraction. Several species of lactic acid bacteria (LAB) specifically produce C30 carotenoids and offer the added probiotic benefit of improved gut health and protection against chronic conditions. In this study, the recently characterized Lactiplantibacillus plantarum subsp. plantarum KCCP11226T produced the rare C30 carotenoid, 4,4'-diaponeurosporene, and its yield was optimized for industrial production. The one-factor-at-a-time (OFAT) method was used to screen carbon and nitrogen sources, while the abiotic stresses of temperature, pH, and salinity, were evaluated for their effects on 4,4'-diaponeurosporene production. Lactose and beef extract were ideal for optimal carotenoid production at 25°C incubation in pH 7.0 medium with no salt. The main factors influencing 4,4'-diaponeurosporene yields, namely lactose level, beef extract concentration and initial pH, were enhanced using the Box-Behnken design under response surface methodology (RSM). Compared to commercial MRS medium, there was a 3.3-fold increase in carotenoid production in the optimized conditions of 15% lactose, 8.3% beef extract and initial pH of 6.9, producing a 4,4'-diaponeurosporene concentration of 0.033 A470/ml. To substantiate upscaling for industrial application, the optimal aeration rate in a 5 L fermentor was 0.3 vvm. This resulted in a further 3.8-fold increase in 4,4'-diaponeurosporene production, with a concentration of 0.042 A470/ml, compared to the flask-scale cultivation in commercial MRS medium. The present work confirms the optimization and scale-up feasibility of enhanced 4,4'-diaponeurosporene production by L. plantarum subsp. plantarum KCCP11226T.
#Carotenoid #4 #4'-diaponeurosporene #Lactiplantibacillus plantarum subsp. plantarum #optimization

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