固相培養における菌糸体温熱菌M.7.7.7の成長速度論

Growth kinetics of Myceliophthora thermophila M.7.7 in solid-state cultivation.

• Ana Carolina Gomes Dos Santos
• Fernanda Perpétua Casciatori
• Eleni Gomes
• Christiane da Costa Carreira Nunes
• Márcia Maria de Souza Moretti
• João Cláudio Thoméo

抄録

エーアイエムズ:

本研究では、N-アセチル-D-グルコサミン（NAG）と酵素活性を定量し、固体培養（SSC）での菌体の生育を評価することを目的とした。

AIMS: This work aimed to estimate the growth of Myceliophthora thermophila M.7.7 in solid-state cultivation (SSC) through quantification of N-acetyl-D-glucosamine (NAG) and enzymes activity.

方法と結果:

本菌はサトウキビバガスおよび小麦ふすまで培養した。実験データの信頼性を評価するために、一貫した統計解析を行った。ロジスティックモデル式が実験データに適合し、生育パラメータが推定された。その結果、サンプルサイズがNAGに強い影響を与えることが示され、最小推奨サンプルサイズが特定された。走査型電子顕微鏡（SEM）を用いて基質のコロナイゼーション戦略を同定した。小麦ふすまは最初に攻撃され、一方、サトウキビバガスは小麦ふすま枯渇後に消費された。その結果、α-アミラーゼ、エンドグルカナーゼ、プロテアーゼ、キシラナーゼの分泌動態からはバイオマスの成長は推定できなかったが、酵素の分泌動態は基質のコロニー化を理解する上で重要であることが明らかになった。

METHODS AND RESULTS: The fungus was cultivated in sugarcane bagasse and wheat bran. A consistent statistical analysis was done to assess the reliability of experimental data. Logistic model equation was fitted to experimental data and growth parameters were estimated. The results showed strong influence of the sample size on NAG and a minimum recommended sample size was identified. Scanning electron microscopy (SEM) was used to identify the strategy of substrate colonization. Wheat bran was attacked firstly, while sugarcane bagasse was consumed after wheat bran depletion. The biomass growth was poorly estimated by secretion kinetics of α-amylase, endoglucanase, protease and xylanase, but enzymes kinetics were important for understanding the substrate colonization.

結論:

結論として、NAG濃度はサンプルサイズとサンプリング手順に強く影響された。基質上での真菌のコロニー化戦略は、SEM分析を通してよく特徴づけられた。コロニー化戦略はロジスティックモデルのキネティックパラメータに直接影響を与えた。菌糸体は基質を分解するための酵素分泌の動態が明確に定義されていたが，酵素分泌の動態は真菌の生育動態を特徴づけるには十分ではなかった．

CONCLUSIONS: In conclusion, the NAG concentration was strongly affected by the sample size and sampling procedure. The strategy of fungal colonization on the substrates was well characterized through SEM analysis. The colonization strategy has direct influence on the kinetic parameters of the logistic model. Myceliophthora thermophila has a well-defined dynamic of enzyme secretion to degrade the substrate, although the kinetics of enzyme secretion has shown not adequate to characterize the kinetics of fungal growth.

研究の意義と効果:

本論文は、セルラーゼ生産菌 Myceliophthora thermophila M.7.7.7 の SSC における信頼性の高い生育動態パラメータを提供するとともに、真菌の発育を推定するための 3 つの間接法（NAG、酵素、SEM）のロバストな解析結果を提供するものである。

SIGNIFICANCE AND IMPACT OF STUDY: The paper provides reliable growth kinetic parameters in the SSC of the cellulase producer fungus Myceliophthora thermophila M.7.7, as well as a robust analysis on three indirect methods (NAG, enzymes and SEM) for estimation of fungal development.

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