Polyketide secondary metabolites share common precursor pools, acyl-CoA. Thus, the effects of engineering strategies for heterologous and native secondary metabolite production are often determined by the measurement of pikromycin in Streptomyces venezuelae. It is hard to compare the effectiveness of engineering targets among published data owing to the different pikromycin production media used from one study to the other. To determine the most important nutritional factor and establish optimal culture conditions, medium optimization of pikromycin from Streptomyces venezuelae ATCC 15439 was studied with a statistical method, Plackett-Burman design. Nine variables (glucose, sucrose, peptone, (NH4)2SO4, K2HPO4, KH2PO4, NaCl, MgSO4·7H2O, and CaCO3) were analyzed for their effects on a response, pikromycin. Glucose, K2HPO4, and CaCO3 were determined to be the most significant factors. The path of the steepest ascent and response surface methodology about the three selected components were performed to study interactions among the three factors, and the fine-tune concentrations for maximized product yields. The significant variables and optimal concentrations were 139 g/1 sucrose, 5.29 g/l K2HPO4, and 0.081 g/l CaCO3, with the maximal pikromycin yield of 35.5 mg/l. Increases of the antibiotics production by 1.45-fold, 1.3-fold, and 1.98-fold, compared with unoptimized medium and two other pikromycin production media SCM and SGGP, respectively, were achieved.
Microbially induced calcium carbonate precipitation (MICP) has recently become an intelligent and environmentally friendly method for repairing cracks in concrete. To improve on this ability of microbial materials concrete repair, we applied random mutagenesis and optimization of mineralization conditions to improve the quantity and crystal form of microbially precipitated calcium carbonate. Sporosarcina pasteurii ATCC 11859 was used as the starting strain to obtain the mutant with high urease activity by atmospheric and room temperature plasma (ARTP) mutagenesis. Next, we investigated the optimal biomineralization conditions and precipitation crystal form using Plackett-Burman experimental design and response surface methodology (RSM). Biomineralization with 0.73 mol/l calcium chloride, 45 g/l urea, reaction temperature of 45℃, and reaction time of 22 h, significantly increased the amount of precipitated calcium carbonate, which was deposited in the form of calcite crystals. Finally, the repair of concrete using the optimized biomineralization process was evaluated. A comparison of water absorption and adhesion of concrete specimens before and after repairs showed that concrete cracks and surface defects could be efficiently repaired. This study provides a new method to engineer biocementing material for concrete repair.
Osman, Mohamed E.;El-nasr, Amany A. Abo;Hussein, Hagar M;Hamed, Moaz M
Microbiology and Biotechnology Letters
/
v.50
no.2
/
pp.255-269
/
2022
Actinomycetes isolated from marine habitats represent a promising source of bioactive substances. Here, we report on the isolation, identification, productivity enhancement and application of the bioactive compounds of Streptomyces qinglanensis H4. Eighteen marine actinomycetes were isolated and tested for resistance to seven bacterial diseases. Using 16S rRNA sequencing analysis (GenBank accession number MW563772), the most powerful isolate was identified as S. qinglanensis. Although the strain produced active compound(s) against a number of Gram-negative and Gram-positive bacteria, it failed to inhibit pathogenic fungi. The obtained inhibition zones were 22.0 ± 1.5, 20.0 ± 1, 16.0 ± 1, 12.0 ± 1, 22.0 ± 1 and 24.0 ± 1 mm against Bacillus subtilis ATCC 6633, Escherichia coli ATCC 19404, Enterococcus faecalis ATCC 29212, Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027, Candida albicans ATCC 10231 and Staphylococcus aureus ATCC6538, respectively. To maximize bioactive compound synthesis, the Plackett-Burman design was used. The productivity increased up to 0.93-fold, when S. qinglanensis was grown in optimized medium composed of: (g/l) starch 30; KNO3 0.5; K2HPO4 0.25; MgSO4 0.25; FeSO4·7H2O, 0.01; sea water concentration (%) 100; pH 8.0, and an incubation period of 9 days. Moreover, the anticancer activity of S. qinglanensis was tested against two different cell lines: HepG2 and CACO. The inhibition activities were 42.96 and 57.14%, respectively. Our findings suggest that the marine S. qinglanensis strain, which grows well on tailored medium, might be a source of bioactive substances for healthcare companies.
The protein-bound innerpolysaccharides (IPS) produced by suspended mycelial cultures of Inonotus obliquus have promising potentials as an effective antidiabetic as well as an immunostimulating agents. To enhance IPS production, intensive strain improvement process should be carried out using large amount of UV-mutated protoplasts. During the whole strain-screening process, the stage of solid growth-culture was found to be the most time-requiring step, thus preventing rapid screening of high-yielding producers. In order to reduce the cell growth period in the solid growth-stage, therefore, solid growth-medium was optimized using the statistical methods such as (i) Plackett-Burman and fractional factorial designs (FFD) for selecting positive medium components, and (ii) steepest ascent (SAM) and response surface (RSM) methods for determining optimum concentrations of the selected components. By adopting the medium composition recommended by the SAM experiment, significantly higher growth rate was obtained in the solid growth-cultures, as represented by about 41% larger diameter of the cell growth circle and higher mycelial density. Sequential optimization process performed using the RSM experiments finally recommended the medium composition as follows: glucose 25.61g/L, brown rice 12.53 g/L, soytone peptone 12.53 g/L, $MgSO_4$ 5.53 g/L, and agar 20 g/L. It should be noted that this composition was almost similar to the medium combinations determined by the SAM experiment, demonstrating that the SAM was very helpful in finding out the final optimum concentrations. Through the use of this optimized medium, the period for the solid growth-culture could be successfully reduced to about 8 days from the previous 15~20 days, thus enabling large and mass screening of high producers in a relatively short period.
For large and rapid screening of high-yielding mutants of lovastatin produced by filamentous fungal cells of Aspergillus terreus, one of the most important stage is to test as large amounts of mutated strains as possible. For this purpose, we intended to develop a miniaturized cultivation method using $7m{\ell}$ culture tube instead of traditional $250m{\ell}$ flask (working volume $50m{\ell}$). For obtaining large amounts of conidiospores to be used as inoculums for miniaturized cultures, 4 components i.e., glucose, sucrose, yeast extract and $KH_2PO_4$ were intensively investigated, which had been observed to show positive effect on enhancement of spore production through Plackett-Burman design experimet. When optimum concentrations of these components that were determined through application of response surface method (RSM) based on central composite design (CCD) were used, maximum spore numbers amounting to $1.9\times10^{10}$ spores/plate were obtained, resulting in approximately 190 fold increase as compared to the commonly used PDA sporulation medium. Using the miniaturized cultures, intensive strain development programs were carried out for screening of lovastatin high-yielding as well as highly reproducible mutants. It was observed that, for maximum production of lovastatin, the producers should be activated through 'PaB' adaptation process during the early solid culture stage. In addition, they should be proliferated in condensed filamentous forms in miniaturized growth cultures, so that optimum amounts of highly active cells could be transferred to the production culture-tube as reproducible inoculums. Under these highly controlled fermentation conditions, compact-pelleted morphology of optimum size (less than 1 mm in diameter) was successfully induced in the miniaturized production cultures, which proved essential for maximal utilization of the producers' physiology leading to significantly enhanced production of lovastatin. As a result of continuous screening in the miniaturized cultures, lovastatin production levels of the 81% of the daughter cells derived from the high-yielding producers turned out to be in the range of 80%$\sim$120% of the lovastatin production level of the parallel flask cultures. These results demonstrate that the miniaturized cultivation method developed in this study is efficient high throughput system for large and rapid screening of highly stable and productive strains.
A review about the application of response surface methodology in the optimization of food technology is presented. The theoretical principles of response surface methodology and steps for its application are described. The response surface methodologies : three-level full factorial, central composite, Box-Behnken, and Doehlert designs are compared in terms of characteristics and efficiency. Furthermore, recent references of their uses in food technology are presented. A comparison between the response surface designs (three-level full factorial, central composite, Box-Behnken and Doehlert design) has demonstrated that the Box-Behnken and Doehlert designs are slightly more efficient than the central composite design but much more efficient than the three-level full factorial designs.
${\gamma}$-Glutamyltranspeptidase (GGT, EC 2.3.2.2) transfers ${\gamma}$-glutamyl moiety from glutamine to amino acids or peptides and hydrolyzes glutamine to glutamate and ammonia. In order to overproduce ${\gamma}$-glutamyltranspeptidase from Bacillus amyloliquefaciens (BAGGT), the encoding gene was cloned and expressed in Bacillus subtilis. The productivity of BAGGT in Bacillus subtilis was improved by 42-fold by using a dual-promoter system that was generated by combining promoters from B. subtilis ${\alpha}$-amylase and BAGGT genes. Through optimization of medium composition by Plackett-Burman design and central composition design, BAGGT was produced at $18.3{\times}10^7U/L$ of culture in the optimized medium. Compared to previously used Luria-Bertani medium, the optimized culture medium (15 g/L molasses, 60 g/L corn steep liquor, 6 g/L yeast extract, 4 g/L NaCl, 6 g/L $K_2HPO_4$, and 2 g/L $KH_2PO_4$), resulted in a 4.3-fold increase in production of BAGGT.
This study was to optimize the medium components for astaxanthin production in Paracoccus sp. through surface response methodology. A screening test was first conducted on 5 medium components using a Plackett-Burman design, from which $MgSO_4$ and yeast extract were identified as the significant factors affecting astaxanthin production. These significant factors were optimized by central composite design of experiments and response surface methodology, as 2.83 g/L $MgSO_4$ and 7.02 g/L yeast extract, respectively. The expected astaxanthin concentration with these optimized medium compositions were 0.925 mg/L. In flask culture, the experimentally obtained concentration of astaxantin was 1.021 mg/L, where it had been 0.4 mg/L before optimization.
Kim, So-Young;Noh, Yong-Ho;Kang, Sung-Gak;Kim, Young-Bum;Jang, Woo-Jin;Kim, Dong-Joon;Yun, Hyun-Shik
KSBB Journal
/
v.22
no.3
/
pp.162-167
/
2007
Ammonia gas is one of the major pollutants which cause environmental pollution and damage to the human and the livestock. The objective of this study was to investigate the important parameters for the development of efficient removal of ammonia gas by Bacillius subtilis IB101 and to optimize the medium composition for the mass production of B. subtilis IB101. The ammonia gas removal efficiency was evaluated at different growth phases and by changing culture conditions (temperature, pH). The effect of $(NH_4)_2SO_4$ concentration in preculture medium was examined. Medium optimization for the mass production of B. subtilis IB101 was performed by using Plackett-Burman design and one factor at a time method. The removal of ammonia gas was more efficient at exponential phase by 20% than at stationary phase. The ammonia gas removal was the highest at pH 4 and 30 $^{\circ}C$. There was not any significant influence of concentration of $(NH_4)_2SO_4$ on the removal of ammonia gas. The components of optimized medium for the production of viable Bacillus subtilis IB101 was yeast extract 10 g/l, soluble starch 2.5 g/l, $MgSO_4$ 6 g/l, $CaCl_2$ 1.55 g/l, $(NH_4)_2SO_4$ 5 g/l, $KH_2PO_4$ 0.75 g/l, soy bean meal 8 g/l.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.