Fehérjéhez adaptált mikrobaközösség metagenom vizsgálata

(1)

Fehérjéhez adaptált mikrobaközösség metagenom vizsgálata

Kovács Etelka

SZTE TTIK Biotechnológiai Tanszék

2012.10.23-26.

(2)

Megújuló energiaforrások

Mennyisége nem korlátozott

Mennyisége korlátozott

Szélenergia Napenergia Árapály energia Geotermikus energia

Termőföld és

termesztett biomassza

energia

(3)

A biogáz képződése

Hidrolizáló mikroorganizmusok Polimerek bontása

Oligomerek és monomerek emésztése

Acetogén mikroorganizmusok Illékony zsírsavak és H ₂

Metanogének

CH ₄ és CO ₂

(4)

A fehérjék lebontása

FEHÉRJÉK

AMINOSAVAK

Szerves savak, aromás vegyületek + NH

₃

+ CO

₂

+ H

₂

+ H

₂

S

PROTEÁZOK

STICKLAND-FERMENTÁCIÓ vagy

REDUKTÍV DEAMINÁCIÓ

(5)

Alapanyagok kiválasztása, vizsgálati térfogatok - rendszerek

• Kazein, vér, húsliszt, konyhai hulladék

• Batch, 5 L és 50 L folyamatos

fermentorok

• HPLC

• GC – gázhozam

• Enzimaktivitás

• pH

• Redox potenciál

• NH ₄ ⁺

• Új generációs szekvenálás

(6)

SOLiD V4, SOLiD 5500XL

Read-hossz:50 bázis

A generált tag-ek száma: 1 milliárd/ futás Áteresztőképesség: 50 Gb/lemez/ futás

(10 000x lefedettség egy 5 Mb-os bakteriális genom esetében)

Nagy pontosság

(7)

Kazein adaptáció 5 L

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4

1900… 1900… 1900… 1900… 1900… 1900… 1900… 1900… 1900… 1900… 1900… 1900… 1900… 1900… 1900… 1900… 1900…

Abszorbancia(440 nm)

Idő (hét)

Enzimaktivitás 0.0

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4

190… 190… 190… 190… 190… 190… 190… 190… 190… 190… 190… 190… 190… 190… 190… 190…

Biogázhozam (L/1 g oTS)

Idő (hét)

190001900ral 190021900ral 190041900ral 190061900ral 190081900ral 900101900ral

19000190… 19001190… 19002190… 19003190… 19004190… 19005190… 19006190… 19007190… 19008190… 19009190… 19001019… 19001119… 19001219… 19001319… 19001419… 19001519… 19001619…

Koncentráció (g/l)

Idő (hét)

Ecetsav Propionsav Izovajsav Vajsav

Izovaleriánsav

(8)

0 20 40 60 80 100

Bacteroidetes Firmicutes Proteobacteria

Gyakoriság (%)

Kazein kiindulási Kazein félidei Kazein végső

Actinobacteria Chloroflexi Deinococcus- Thermus Dictyoglomi Fusobacteria Nitrospirae Planctomycetes Spirochaetes Synergistetes Tenericutes

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Bacteroidia Cytophagia Flavobacteria

Gyakoriság (%)

Bact. Cyto. Flavo. Bacilli Clostridia Erysipelotrichi β-proteob. γ-proteob. δ-proteob.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Bacillales Lactobacillales

Gyakoriság (%)

Clostridiales Halanaerobiales Natranaerobiales Thermoanaerob.

(9)

0 20 40 60 80 100

Gyakoriság (%)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Gyakoriság (%)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Gyakoriság (%)

(10)

0 20 40 60 80 100

Gyakoriság (%)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Gyakoriság (%)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Gyakoriság (%)

(11)

Konyhai hulladék vs. húsliszt (C:N)

190001900ral 190001900ral 190001900ral 190001900ral 190001900ral 190001900ral 190001900ral 190001900ral 190001900ral

1-2. 3-4. 5-6. 7-8. 9-10.

Bio gáz-hozam (NL/1 g oTS)

Idő (hét)

Húsliszt

Konyhai hulladék

Archaea

(%)

Bacteria

(%)

(12)

(13)

Összefoglalás

• Sikeres adaptáció magas fehérjetartalmú szubsztrátokhoz

• Több, hasonló tulajdonságú alapanyag vizsgálata

• Kiváló biogáz-kihozatal, magas metán-tartalom

• Mikroba-összetétel változásának követése a fermentációk során

• Ipari alkalmazhatóság

(14)

Köszönetnyilvánítás

This work was supported by EU projects HUSRB/1002/214/041 IPA,

HURO/1001/193/2.2.2. CBC and IEE/10/235 SI2.591589 GreenGasGrids. Domestic funds from TÁMOP-4.2.1/B-09/1/KONV-2010-0005, Baross_ALGOLABH, OMFB-00356/2010 and TÁMOP-4.2.2/B-10/1-2010-0012 are gratefully acknowledged.

Fehérjéhez adaptált mikrobaközösség metagenom vizsgálata