Fermentation with Acetivibrio thermocellus
2024 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Jäsning med Acetivibrio thermocellus (Swedish)
Abstract [sv]
Acetivibrio thermocellus, en termofil anaerob grampositiv bakterie som besitter en mycket eftertraktad förmåga att bryta ner lignocellulosisk biomassa, en utmärkt kandidat för konsoliderad bioprocessning av bioetanolproduktion. A. thermocellus har förmågan att fermentera cellulosa till etanol, men nuvarande halter är för låga för att processen ska vara ekonomiskt lönsam. Modifiering av produkt-bildande vägar krävs därför för att nå den ansedda tröskeln för etanol-halt och utbyte på cellulosa. En kraftigt modifierad mutantstam har skapats som denna studie menar att karakterisera, likaså ämnas karakterisering av vildtypen. Karakterisering skall genomföras på två medier, ett med låg kol-bakgrund och ett medium lämpligt för högre cellhalter. Först måste dock tillväxt uppnås på de två medierna för båda stammarna i serumflaskor innan man kan gå vidare till bioreaktorer där gassammansättningen kan bestämmas med en off-gas MS. Preliminära försök identifierade problem med komponenter i mediet som är lämpligt för högre cell-densiteter. Plattläsar-screening fastställde att en av komponenterna hämmar tillväxt vid ökande koncentrationer. Efter modifiering av mediet kunde karakterisering i serumflaskor och bioreaktorer fortsätta, där observationer om begränsningar på kraftigt manipulerade mutanter kunde göras. De problem som stötts på under de många försöken att uppnå konsekvent tillväxt i bioreaktorer ger en stabil grund för att basera framtida experiment och teorier om A. thermocellus komplexa och inte så väl förstådda metabolism på.
Abstract [en]
Acetivibrio thermocellus is a thermophilic, anaerobic, gram-positive bacterium that possesses the highly sought-after ability to degrade lignocellulosic biomass, making it a great candidate for consolidated bioprocessing in bioethanol production. A. thermocellus has the ability to ferment cellulose and produce ethanol but current titres are too low for an economically viable process. Modifications of the product forming pathways is consequently required to reach the considered threshold of ethanol titre and yield on cellulose. A heavily engineered mutant strain has been created that this study sets out to characterise, as well as the wild-type organism. Characterisation was set out to be conducted on two media, a low carbon background media and a media suitable for higher cell densities. However, first growth had to be achieved on the two media for both strains in serum-bottles before moving on to bioreactors where headspace-gas composition could be determined using an off-gas MS. Preliminary trials identified issues with components in the media suitable for higher cell densities, plate-reader screening established a component as inhibiting growth at increasing concentrations. Following modification of the medium characterisation in serum-bottles and bioreactors could continue, where observations on limitations on heavily engineered mutants could be made. The issues encountered during the numerous tries to achieve consistent growth in bioreactors provides stable foundation to base future experiments and theories about the complex and not so well understood metabolism of A. thermocellus.
Place, publisher, year, edition, pages
2024.
Series
TRITA-CBH-GRU ; 2024:225
Keywords [en]
Acetivibrio thermocellus, lignocellulosic biomass, consolidated bioprocessing, fermentation, characterization
Keywords [sv]
Acetivibrio thermocellus, lignocellulosisk biomassa, konsoliderad bioprocessing, jäsning, karakterisering
National Category
Industrial Biotechnology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-348379OAI: oai:DiVA.org:kth-348379DiVA, id: diva2:1875838
Subject / course
Biotechnology
Educational program
Master of Science - Industrial and Environmental Biotechnology
Supervisors
Examiners
2024-06-242024-06-24