Metabolic engineeringof Yarrowia lipolytica to produce chemicals and fuels from xylose

Yarrowia lipolytica is a biotechnological chassis for the production of a range of products, such as microbial oils and organic acids. However, it is unable to consume xylose, the major pentose in lignocellulosic hydrolysates, which are considered a preferred carbon source for bioprocesses due to their low cost, wide abundance and high sugar content. Here, we engineered Y. lipolytica to metabolize xylose to produce lipids or citric acid. The overexpression of xylose reductase and xylitol dehydrogenase from Scheffersomyces stipitis were necessary but not sufficient to permit growth. The additional overexpression of the endogenous xylulokinase enabled identical growth as the wild type strain in glucose. This mutant was able to produce up to 80 g/L of citric acid from xylose. Transferring these modifications to a lipid-overproducing strain boosted the production of lipids from xylose. This is the first step towards a consolidated bioprocess to produce chemicals and fuels from lignocellulosic materials

Continuous biosynthesis of erythritol by Yarrowia lipolytica in membrane reactor

Bioreaktor membranowy z ciągłą recyrkulacją komórek Yarrowia lipolytica wykorzystano do ciągłej biosyntezy erytrytolu z glicerolu. Proces prowadzono przy stałej szybkości rozcieńczenia D = 0,012 h'1. Oceniano wpływ składu pożywki zasilającej na produktywność i wydajność erytrytolu. Obecność w pożywce chlorku amonu, ekstraktu drożdżowego oraz chlorku sodu umożliwiała uzyskanie najwyższych ilości erytrytolu w permeacie (103 g/L), a proces biosyntezy charakteryzował się najwyższą wydajnością i stabilnością.A membrane reactor with continuous recycling of Yarrowia lipolytica cells was used for the continuous biosynthesis of erythritol on glycerol media. The process was carried out under dilution rate of D= 0.012 hr-1. The effect of feed culture broth composition on the productivity and yield of erythritol was evaluated. The highest amount of erythritol (103 g/L) in the permeate was determined, when the culture broth contained ammonium chloric yeast extract and sodium chloride in appropriate amounts. Additionally, the process was stable under this condition

Biosynthesis and spray-drying of invertase from Yarrowia lipolytica

Inwertaza jest ważnym enzymem powszechnie stosowanym w przemyśle spożywczym, zwłaszcza w cukiernictwie. Dostępne na rynku preparaty inwertazy zawierają enzym uzyskany z drożdży Saccharo- myces cerevisiae w postaci płynnej. Poszukiwanie nowych źródeł inwertazy oraz uzyskanie bardziej sta- bilnych preparatów (proszków) może korzystnie zwiększyć ofertę dla przemysłu spożywczego. Do otrzy- mania sproszkowanych preparatów enzymatycznych stosuje się liofilizację, suszenie fluidyzacyjne, a nawet suszenie rozpyłowe. Celem pracy była ocena procesu biosyntezy inwertazy z glicerolu przez genetycznie zmodyfikowany polski szczep Yarrowia lipolytica oraz otrzymanie suszonego rozpyłowo preparatu tego enzymu. Biosyn- tezę enzymu wydzielanego przez drożdże prowadzono w trzech niezależnych procesach bioreaktorowych (H1, H2 i H3) z glicerolem jako głównym źródłem węgla. Z jednego bioreaktora uzyskano od 15926 do 40710 jednostek inwertazy (U) o aktywności właściwej 96,8 ÷ 645,6 U/mg białka. Do suszenia rozpyło- wego przeznaczono 3690 ml zmieszanego płynu pohodowlanego o aktywności właściwej wynoszącej 263,4 U/mg białka. W procesie suszenia rozpyłowego z dodatkiem 1 % metylocelulozy otrzymano 198,12 g proszku o aktywności właściwej 113,4 U/mg białka. Inwertaza z Y. lipolytica w postaci proszku wykazywała niższe optimum pH i temperatury niż enzym natywny oraz była bardziej termostabilna. W zastosowanych warunkach suszenia rozpyłowego inwertaza utraciła 67 % aktywności i dlatego w dal- szym postępowaniu należy przeprowadzić badania nad optymalizacją parametrów suszenia

Production of citric acid from molasses using engineering strains of Yarrowia lipolytica

Drożdże Yarrowia lipolytica posiadają zdolność do wzrostu na substratach tłuszczowych, n-alkanach oraz niektórych cukrach, jak glukoza, fruktoza czy mannoza. Nie posiadają zdolności do wzrostu na sacharozie – głównym sacharydzie melasy buraczanej. W pracy wykorzystano transformanty Y. lipolytica z inwertazą z drożdży Saccharomyces cerevisiae do produkcji kwasu cytrynowego z melasy w bioreaktorowych hodowlach okresowych. Szczep A18M produkował 21,8 g/L kwasu cytrynowego z wydajnością 0,48 g/g i objętościową szybkością produkcji 0,8 g/L/h.Yarrowia lipolytica reveal the ability to grow on fats or paraffins and they metabolize a few sugars, ie. glucose, fructose and mannose. They do not have the ability to hydrolyze sucrose – a main component of molasses. In this work Y. lipolytica transformants with cloned invertase from yeast Saccharomyces cerevisiae were used for efficient production of citric acid from molasses in bioreactor batch cultures. The A18M strain produced 21.8 g/L of citric acid with the yield 0.48 g/g and productivity of 0.8 g/L/h

An Effective Method of Continuous Production of Erythritol from Glycerol by Yarrowia lipolytica MK1

This study demonstrates the potential applicability of the UV mutant Yarrowia lipolytica MK1 for the valorisation of glycerol and erythritol production in a chemostat culture. The aim of this research is to investigate the optimal C:N ratio in the feeding medium in order to enhance erythritol production. The highest erythritol concentration, at 113.1 g/L with a volumetric erythritol production rate of 1.1 g/(L·h) and a yield of 0.57 g/g, was obtained in the feeding medium with a C:N ratio of 80:1. Moreover, no residual glycerol was observed in the culture broth during cultivation. The chemical composition of the biomass was analysed. The contents of lysine and threonine in the biomass protein amino acid profile were higher than those required by the FAO/WHO for fodder yeast

Continuous citric acid biosynthesis from glucose by Yarrowia lipolytica acetate mutant Wratislavia 1.31

Celem pracy była ocena parametrów produkcyjnych procesu ciągłej biosyntezy kwasu cytrynowego z glukozy przez drożdże Yarrowia lipolytica Wratislavia 1.31, w zależności od stężenia źródła azotu. Przeprowadzono trzy 700-godzinne hodowle w podłożach zawierających 2, 4 oraz 6 g/L NH4Cl, na podstawie których potwierdzono wpływ stężenia azotu na efektywność ciągłej biosyntezy kwasu cytrynowego z glukozy. Najlepsze wyniki uzyskano w procesie z 4 g/L NH4Cl, w którym, w stanie ustalonym, drożdże produkowały 90 g/L kwasu cytrynowego z produktywnością 1,18 gL-1h-1 i szybkością właściwą produkcji 0,045 gg-1h-1.The aim of this study was to examine the production parameters of continuous citric acid biosynthesis from glucose by Yarrowia lipolytica Wratislavia 1.31 yeast in dependence on the nitrogen source concentration. On the basis of three 700-hr cultivations performed in media containing 2, 4 and 6 g/L NH4Cl, it was confirmed that concentration of nitrogen source influenced the efficiency of continuous biosynthesis of citric acid from glucose. The best results were achieved in the process with 4 g/L NH4Cl where yeast produced 90 g/L of citric acid with the productivity of 1.18 gL-1h-1 and specific production rate of 0.045 gg-1h-1

Effect of selected nitrogen sources on the course of erythritol biosynthesis process using Yarrowia lipolytica yeast

Celem pracy była ocena wpływu źródła azotu na parametry produkcji erytrytolu i aktywność enzymów zaangażowanych w proces jego biosyntezy z glicerolu przez Yarrowia lipolytica. Wysokie stężenie oraz wydajność produkcji erytrytolu w hodowli z peptonem korelowały z najwyższą aktywnością enzymów odpowiedzialnych za asymilację glicerolu. Nieco niższe stężenie i wydajność produkcji erytrytolu, przy wysokiej szybkości objętościowej, uzyskano w hodowlach z nieorganicznymi źródłami azotu. Aktywność transketolazy i reduktazy erytrozy była w tych warunkach najwyższa.The aim of this study was to examine the impact of nitrogen source on production parameters and the activities of enzymes involved in the erythritol biosynthesis from glycerol using Yarrowia lipolytica. The high concentration of erythritol and the high yield of its production in the culture with peptone were correlated with the highest activities of enzymes responsible for the glycerol assimilation. A slightly lower erythritol concentration and its production yield at high productivity was obtained in the cultures with inorganic nitrogen source. Moreover, in such conditions the activities of transketolase and erythrose reductase were the highest