Przejdź do zawartości
Merck

The exometabolome of Clostridium thermocellum reveals overflow metabolism at high cellulose loading.

Biotechnology for biofuels (2014-11-08)
Evert K Holwerda, Philip G Thorne, Daniel G Olson, Daniel Amador-Noguez, Nancy L Engle, Timothy J Tschaplinski, Johannes P van Dijken, Lee R Lynd
ABSTRAKT

Clostridium thermocellum is a model thermophilic organism for the production of biofuels from lignocellulosic substrates. The majority of publications studying the physiology of this organism use substrate concentrations of ≤10 g/L. However, industrially relevant concentrations of substrate start at 100 g/L carbohydrate, which corresponds to approximately 150 g/L solids. To gain insight into the physiology of fermentation of high substrate concentrations, we studied the growth on, and utilization of high concentrations of crystalline cellulose varying from 50 to 100 g/L by C. thermocellum. Using a defined medium, batch cultures of C. thermocellum achieved 93% conversion of cellulose (Avicel) initially present at 100 g/L. The maximum rate of substrate utilization increased with increasing substrate loading. During fermentation of 100 g/L cellulose, growth ceased when about half of the substrate had been solubilized. However, fermentation continued in an uncoupled mode until substrate utilization was almost complete. In addition to commonly reported fermentation products, amino acids - predominantly L-valine and L-alanine - were secreted at concentrations up to 7.5 g/L. Uncoupled metabolism was also accompanied by products not documented previously for C. thermocellum, including isobutanol, meso- and RR/SS-2,3-butanediol and trace amounts of 3-methyl-1-butanol, 2-methyl-1-butanol and 1-propanol. We hypothesize that C. thermocellum uses overflow metabolism to balance its metabolism around the pyruvate node in glycolysis. C. thermocellum is able to utilize industrially relevant concentrations of cellulose, up to 93 g/L. We report here one of the highest degrees of crystalline cellulose utilization observed thus far for a pure culture of C. thermocellum, the highest maximum substrate utilization rate and the highest amount of isobutanol produced by a wild-type organism.

MATERIAŁY
Numer produktu
Marka
Opis produktu

Sigma-Aldrich
Urea, BioUltra, Molecular Biology, 99% (T)
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Isobutyl alcohol, natural, ≥99%, FCC, FG
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Urea, puriss., meets analytical specification of Ph. Eur., BP, USP, 99.0-100.5%, 99.0-101.0% (calc. on dry substance)
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Urea, puriss. p.a., ACS reagent, reag. Ph. Eur., ≥99%
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Supelco
Urea, 8 M (after reconstitution with 16 mL high purity water)
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Supelco
Sulfuric acid concentrate, 0.1 M H2SO4 in water (0.2N), eluent concentrate for IC
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Urea, suitable for electrophoresis
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Urea, meets USP testing specifications
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Urea, European Pharmacopoeia (EP) Reference Standard
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
USP
Urea, United States Pharmacopeia (USP) Reference Standard
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Supelco
Urea, analytical standard
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Urea, ReagentPlus®, ≥99.5%, pellets
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Urea, BioXtra, pH 7.5-9.5 (20 °C, 5 M in H2O)
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Urea, powder, BioReagent, Molecular Biology, suitable for cell culture
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Isobutyl alcohol, ≥99%, FCC, FG
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Urea, ACS reagent, 99.0-100.5%
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Urea-12C, 99.9 atom % 12C
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Urea solution, 40 % (w/v) in H2O
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Ammonia-14N, 99.99 atom % 14N
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Millipore
Urea solution, suitable for microbiology, 40% in H2O
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Ammonia solution, 0.4 M in THF
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Ammonia solution, 2.0 M in ethanol
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Ammonia, puriss., anhydrous, ≥99.95%
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Ammonia solution, 0.4 M in dioxane
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Ammonia solution, 4 M in methanol
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Ammonia solution, 2.0 M in isopropanol
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
2-Methyl-1-propanol, 99.5%
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Urea solution, BioUltra, ~8 M in H2O
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
2-Methyl-1-propanol, BioUltra, Molecular Biology, ≥99.5% (GC)
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Sulfuric acid, ACS reagent, 95.0-98.0%
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.