Office of Academic Resources
Chulalongkorn University
Chulalongkorn University

Home / Help

TitleDiversity of efficient biosurfactant-producing yeasts and biosurfactant production by Cyberlindnera samutprakarnensis sp. nov. JP52T / Jamroonsri Poomtien = ความหลากหลายของยีสต์ที่ผลิตสารลดแรงตึงผิวชีวภาพที่มีประสิทธิภาพและการผลิตสารลดแรงตึงผิวชีวภาพจาก Cyberlindnera samutprakarnensis sp. nov. JP52T
Author จำรูญศรี พุ่มเทียน
Imprint 2012
Descript xx, 186 leaves : ill., charts

SUMMARY

In the course of a survey on the biosurfactants-producing yeasts, 368 strains were isolated from soil, agricultural wastes and samples contaminated with vegetable or palm oils in Thailand. The efficient biosurfactant producing strains were selected by their activities of lowering surface tension to below 40 mN m-1. As a result, 94 strains were selected and further identified by molecular DNA analysis using the D1/D2 sequencing method. Among them, 93.6% were known species, 2.1% were undescribed species and 4.3% were novel yeast strains. Based on the phylogenetic sequence analysis of the D1/D2 region of the large subunit (LSU) rRNA gene, the internal transcribed spacer region (ITS1-5.8S rRNA gene-ITS2; ITS1-2) and their physiological characteristics, the three strains (JP52, JP59 and JP60) were found to represent two novel species of the anamorphic ascomycetous yeast. Strain JP52 represent a novel species which was named Cyberlindnera samutprakarnensis sp. nov. (Type strain JP52T; = BCC46825T = JCM17816T = CBS12528T, MycoBank no. MB800879), it is classified as a members of the Cyberlindnera clade which was different from the closely related species, Cyberlindnera mengyuniae CBS10845T by 2.9% and 4.4% sequence divergence in the D1/D2 region and ITS1-2, respectively. Strain JP59 and JP60 were identical in the D1/D2 region and ITS1-2 which were closely related to Scheffersomyces spartinae CBS6059T by 0.9 and 1.3% sequence divergence respectively. Gene analysis of 6.5 and 4.8% of sequence divergence in the actin and translational elongation factor gene and their differences from the closely related species in some biochemical and physiological characteristics were also supported a distinct species. These two strains were assigned as a single novel species which was named Candida thasaenensis sp. nov. (Type strain JP59T = BCC46828T = JCM17817T = CBS12529T, MycoBank no. MB800880). In this work, Cyberlindnera samutprakarnensis JP52T was found to be an efficient biosurfactant-producing yeast that showed strong activity of surface tension reduction and oil displacement test when cultured in glucose and palm oil medium (medium broth consisted of 0.02% KH₂PO₄, 0.02% MgSO₄.7H₂O, 0.4% NaNO₃, 0.1% yeast extract, 2% (w/v) glucose and 2% (v/v) palm oil), initial pH 5.5. The optimum cultivation was performed at 30 °C in shake flask at 200 rpm. After 7 days of cultivation the biosurfactant produced possessed minimum surface tension of 30.9 mN m-1, the critical micelle concentration (CMC) of 457.1 mg L-1 and yield of 1.89 g L-1. The physicochemical studies of the product obtained revealed that this biosurfactant has optimum pH as well as pH stability at pH 8.0. It was stable at high temperature up to 121 °C and could tolerate to NaCl at 1.0-10.0%. In addition, it could form emulsion with various oils including sesame oil, palm oil, olive oil, safflower oil, cotton seed oil and salad oil by showing E24 value over 80%. For purification, thin layer chromatography revealed that strain JP52T produced three major biosurfactants in GP medium, namely F1GP, F2GP and F3GP with Rf values of 0.89, 0.77 and 0.69, respectively. F3GP gave the highest oil displacement activity and was glycolipid positive by the Molish test. Structural analyses by MALDI-TOF MS and NMR suggested that F3GP contained sophorolipid-type biosurfactants with molecular weights of 574 and 662 that are likely to be non acetylated lactonic sophorolipids (SL-C18) and either a monoacetylated acidic sophorolipid (SL-Ac-C19:1) or diacetylated lactonic sophorolipids (SL-Ac-Ac-C16), respectively. We propose Cyberlindnera samutprakarnensis JP52T as new sophorolipid biosurfactant-producing yeast that produce attractive biosurfactants for diverse applications.
จากการแยกเชื้อจำนวน 368 ไอโซเลตจากตัวอย่างดิน วัสดุทางการเกษตรที่พบการปนเปื้อนน้ำมันพืชหรือน้ำมันปาล์มและของเสียจากโรงงานอุตสาหกรรมในประเทศไทยและนำมาคัดเลือกยีสต์ที่ผลิตสารลดแรงตึงผิวชีวภาพที่มีประสิทธิภาพให้ค่าแรงตึงผิวได้ต่ำกว่า 40 mN m-1 พบว่ามีอยู่จำนวน 94 ไอโซเลต จากการจัดจำแนกยีสต์โดยอาศัยอนุกรมวิธานระดับโมเลกุลด้วยการเปรียบเทียบลำดับนิวคลีโอไทด์บริเวณ D1/D2 ของ large subunit (LSU) rRNA gene พบว่าสามารถจัดเป็นสปีชีส์ยีสต์ที่มีการอธิบายแล้ว 93.6 % สปีชีส์ที่ยังไม่มีการอธิบาย แต่มีความใกล้เคียงกับยีสต์ที่มีการอธิบายแล้ว 2.1 % และสปีชีส์ใหม่ 4.3 % งานวิจัยนี้ได้จัดจำแนกยีสต์ที่เป็นสปีชีส์ใหม่โดยการวิเคราะห์ดีเอ็นเอบริเวณ D1/D2 ของ 26S rDNA LSU rRNA gene และบริเวณ ITS gene (ITS1-5.8S rRNA gene-ITS2; ITS1-2) การสร้างแผนภูมิความสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการ (phylogenetic analysis) และการศึกษาลักษณะฟีโนไทป์ของยีสต์สปีชีส์ใหม่ พบว่ายีสต์ในกลุ่มแอสโคมัยซีตัส จำนวน 3 ไอโซเลต (JP52, JP59 และ JP60) ไม่พบการสร้างสปอร์แบบมีเพศ โดยสายพันธุ์ JP52 มีความใกล้ชิดกับ Cyberlindnera mengyuniae CBS 10845T โดยมีความแตกต่างของลำดับนิวคลีโอไทด์แทนที่ในบริเวณ D1/D2 และยีน ITS1-2 เท่ากับ 2.9 และ 4.4 % ตามลำดับ จึงเสนอเป็นยีสต์สปีชีส์ใหม่ให้ชื่อว่า Cyberlindnera samutprakarnensis sp. nov. (Type strain JP52T; = BCC 46825T = JCM 17816T = CBS 12528T, MycoBank no. MB800879) สำหรับสายพันธุ์ JP59 และ JP60 มีลำดับนิวคลีโอไทด์ในบริเวณ D1/D2 และบริเวณ ITS ที่เหมือนกันทุกประการและต่างมีความใกล้ชิดกันมากกับ Scheffersomyces spartinae CBS 6059T โดยมีความแตกต่างของลำดับนิวคลีโอไทด์แทนที่ในบริเวณ D1/D2 และยีน ITS1-2 เท่ากับ 0.9 และ1.3 % ตามลำดับและในบริเวณ actin gene และ translational elongation factor gene ที่ต่างกัน 6.5 และ 4.8% ตามลำดับ ซึ่งนำมาใช้เป็นข้อมูลสนับสนุน นอกจากนี้ความแตกต่างกันทางฟีโนไทป์ด้านชีวเคมีและสรีรวิทยาของสปีชีส์ใหม่ทั้งสองชนิดกับยีสต์ที่มีการอธิบายแล้วยังเป็นข้อมูลบ่งชี้ชัดว่าสายพันธุ์ JP59 และ JP60 เป็นยีสต์สปีชีส์เดียวกันและเป็นสปีชีส์ใหม่ที่ให้ชื่อว่า Candida thasaenensis sp. nov. (Type strain JP59T = BCC 46828T = JCM 17817T = CBS 12529T, MycoBank no. MB800880).
งานวิจัยนี้ได้คัดเลือกยีสต์ Cyberlindnera samutprakarnensis JP52T ซึ่งมีความสามารถในการผลิตสารลดแรงตึงผิวชีวภาพที่มีประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อเลี้ยงในอาหารเหลวปรับปรุงสูตรกลูโคสและน้ำมันปาล์มที่ประกอบด้วย 0.02% KH₂PO₄ 0.02% MgSO₄.7H₂O 0.4% NaNO₃, 0.1% สารสกัดยีสต์ 2% กลูโคสและ 2% น้ำมันปาล์ม ความเป็นกรดด่างในอาหารเริ่มต้นเท่ากับ 5.5 ภาวะการเลี้ยงเชื้อที่อุณหภูมิ 30 °ซ ในระดับขวดเขย่าด้วยอัตราเร็ว 200 รอบต่อนาที เป็นเวลา 7 วัน สารลดแรงตึงผิวชีวภาพที่ผลิตได้มีค่าแรงตึงผิวต่ำสุด 30.9 mN m⁻¹ ค่าจุดวิกฤตของการเกิดไมเซลล์ (CMC) เท่ากับ 457.1 mg L⁻¹ และให้ผลผลิต 1.89 g L⁻¹ และเมื่อศึกษาลักษณะสมบัติทางชีวเคมีพบว่าสามารถทำงานได้ดีและมีความเสถียรที่ความเป็นกรดด่างเท่ากับ 8 มีความเสถียรต่ออุณหภูมิต่างๆ ได้จนถึงอุณหภูมิ 121 °ซ และยังคงความเสถียรได้ดีในภาวะที่มีโซเดียมคลอไรด์เข้มข้น 1.0-10.0% นอกจากนี้ยังสามารถก่ออิมัลชันต่อน้ำมันต่างๆ เช่น น้ำมันงา น้ำมันปาล์ม น้ำมันมะกอก น้ำมันดอกคำฝอย น้ำมันเมล็ดฝ้ายและน้ำมันสลัด แสดงค่า E24 > 80% จากการวิเคราะห์สารลดแรงตึงผิวชีวภาพที่ผลิตได้โดยใช้ preparative TLC พบว่ามีส่วนประกอบ 3 ส่วน (F1GP F2GP และ F3GP) ที่มีค่า Rf เท่ากับ 0.89, 0.77 และ 0.69 ตามลำดับ ซึ่ง F3GP ให้ค่าการกระจายน้ำมันสูงสุดและให้ผลบวกกับการทดสอบ Molish จากนั้น F3GP ถูกนำไปวิเคราะห์มวลโมเลกุลและโครงสร้างทางเคมีต่อไปด้วย MALDI-TOF MS และ NMR ซึ่งแสดงค่ามวลโมเลกุลของสารส่วนใหญ่มีค่าเท่ากับ 574 และ 662 ซึ่งเทียบเคียงได้กับสารโซโฟโรลิพิดที่มีโครงสร้างเป็น non acetylated lactonic sophorolipids (SL-C18) และ monoacetylated acidic sophorolipid (SL-Ac-C19:1) หรือ diacetylated diacetylated lactonic sophorolipids (SL-Ac-Ac-C16) ตามลำดับ ดังนั้น Cyberlindnera samutprakarnensis JP52T เป็นยีสต์สปีชีส์ใหม่ที่ผลิตสารลดแรงตึงผิวชีวภาพชนิดโซโฟโรลิพิดที่อาจนำไปใช้ประโยชน์ได้หลากหลาย


ปริญญาดุษฎีบัณฑิต สารลดแรงตึงผิวชีวภาพ ยีสต์

LOCATIONCALL#STATUS
Science Library : Thesisวพ.2555 / 7068CHECK SHELVES

Chulalinet's Book Delivery Request




Location



Office of Academic Resources, Chulalongkorn University, Phayathai Rd. Pathumwan Bangkok 10330 Thailand

Contact Us

Tel. 0-2218-2929,
0-2218-2927 (Library Service)
0-2218-2903 (Administrative Division)
Fax. 0-2215-3617, 0-2218-2907

Social Network

  line

facebook   instragram