變廢為寶，從微生物生長中獲得有用的產(chǎn)品！
小楊 / 2021-03-01 08:32:18
中國微生物菌種查詢網(wǎng)：將鉛等材料煉成黃金和其他有價值的東西是古老煉金士的夢想，當然，他們的努力注定是徒勞的?，F(xiàn)在，科學家們可以從有機廢物中提取各種有用的產(chǎn)品，如航空燃料、潤滑劑、溶劑、食品添加劑和塑料等。這一轉化過程是在專門的細菌的幫助下完成的，它們的新陳代謝活動可以通過一種被稱為鏈式延伸的微生物生長過程，將較簡單的化學物質(zhì)轉化為有用的產(chǎn)品。
在一項新的研究中，亞利桑那州立大學Biodesign Swette環(huán)境生物技術中心的研究員Anca Delgado首次描述了土壤中的微生物在正常條件下如何進行鏈式延伸過程。這項工作有望讓人們對自然界中這些不甚了解的過程有新的認識，使研究人員能夠更好地利用它們將食物垃圾等有機源轉化為有價值的產(chǎn)品。
研究人員發(fā)現(xiàn)，從地表下1.5米或更淺的地方取樣的不同土壤類型蘊藏著醋酸和乙醇的鏈式伸長的現(xiàn)成潛力，當喂養(yǎng)醋酸和乙醇時，土壤微生態(tài)系統(tǒng)在短短幾天內(nèi)就產(chǎn)生了丁酸鹽和己酸鹽，鏈伸長成為這些樣品中發(fā)生的主要代謝。
除了浪費糧食和土地資源外，食物垃圾還對環(huán)境造成了沉重的負擔，造成碳足跡，增加了溫室氣體的排放，每年估計有33億噸二氧化碳釋放到大氣中。研究人員希望將這些廢物殘渣轉化為有用的產(chǎn)品，并以有效的方式進行凈化。
處理所有這些有機廢物的最創(chuàng)新和生態(tài)友好的手段之一是通過厭氧消化，這也有望擴大世界能源供應。采用厭氧消化技術的一種有前途的新興技術被稱為微生物鏈拉長，這是厭氧微生物用來生長和獲取能量的一個新陳代謝過程。它們通過將羧酸酯類化學物質(zhì)如乙酸酯（C2）與更多的還原性化合物如乙醇（C2）結合起來，產(chǎn)生較長鏈的羧酸酯類物質(zhì)（通常為C4-C8）來實現(xiàn)。
這一生物技術過程將揮發(fā)性脂肪酸（VFAs）和電子供體（通常是乙醇）轉化為更有價值的中鏈脂肪酸（MCFAs），這些中鏈脂肪酸是生產(chǎn)生物燃料和其他有用化學品的前體。初始廢物源通過鏈長化處理，即循環(huán)添加碳單位，從而將城市固體廢物、農(nóng)業(yè)廢物、合成氣等轉化為高價值的中鏈羧酸鹽，如己酸鹽（C6）和辛酸鹽（C8）。
以乙醇為電子供體的VFAs轉化為MCFAs的過程是由拉長鏈的微生物完成的，特別是一種被稱為Clostridium kluyveri的細菌。C. kluyveri（以及與之密切相關的細菌菌株）通過一個被稱為反向β-氧化途徑的過程來完成它們的延鏈功能。顧名思義，這個途徑與生物體用來分解食物中的脂肪酸的代謝途徑相反。
近年來，研究人員利用工業(yè)相關的微生物，探索β-氧化途徑，以及開發(fā)出逆轉這些途徑的方法，以生產(chǎn)化學品和聚合物構件。
本研究利用來自美國四個不同地點的土壤樣本，考察了天然鏈式延伸的程度，以及這些過程如何根據(jù)土壤組成的特定生物地球化學特征而變化。該研究旨在衡量厭氧土壤微生物中鏈式延伸的普遍性及其在微生物生態(tài)學中的可能作用。
結果證明了涉及乙酸和乙醇的鏈伸長活動的可能性，而乙酸和乙醇是土壤中有機化合物發(fā)酵的典型代謝產(chǎn)物。研究測量了類似C.kluyveri的微生物在鏈伸長條件下的高富集率，發(fā)現(xiàn)其富集率隨土壤類型而變化。