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(jià)值的東西是古老煉金士的夢想，當(dāng)然，他們的努力注定是徒勞的?，F(xiàn)在，科學(xué)家們可以從有機(jī)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(zhuǎn)化過程是在專門的細(xì)菌的幫助下完成的，它們的新陳代謝活動(dòng)可以通過一種被稱為鏈?zhǔn)窖由斓奈⑸锷L過程，將較簡單的化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有用的產(chǎn)品。
在一項(xiàng)新的研究中，亞利桑那州立大學(xué)Biodesign Swette環(huán)境生物技術(shù)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(jìn)行鏈?zhǔn)窖由爝^程。這項(xiàng)工作有望讓人們對(duì)自然界中這些不甚了解的過程有新的認(rèn)識(shí)，使研究人員能夠更好地利用它們將食物垃圾等有機(jī)源轉(zhuǎn)化為有價(jià)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(yùn)藏著醋酸和乙醇的鏈?zhǔn)缴扉L的現(xiàn)成潛力，當(dāng)喂養(yǎng)醋酸和乙醇時(shí)，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(fèi)糧食和土地資源外，食物垃圾還對(duì)環(huán)境造成了沉重的負(fù)擔(dān)，造成碳足跡，增加了溫室氣體的排放，每年估計(jì)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?jiān)D(zhuǎn)化為有用的產(chǎn)品，并以有效的方式進(jìn)行凈化。
處理所有這些有機(jī)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(kuò)大世界能源供應(yīng)。采用厭氧消化技術(shù)的一種有前途的新興技術(shù)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(gè)新陳代謝過程。它們通過將羧酸酯類化學(xué)物質(zhì)如乙酸酯（C2）與更多的還原性化合物如乙醇（C2）結(jié)合起來，產(chǎn)生較長鏈的羧酸酯類物質(zhì)（通常為C4-C8）來實(shí)現(xiàn)。
這一生物技術(shù)過程將揮發(fā)性脂肪酸（VFAs）和電子供體（通常是乙醇）轉(zhuǎn)化為更有價(jià)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(xué)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(zhuǎn)化為高價(jià)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(zhuǎn)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(xì)菌。C. kluyveri（以及與之密切相關(guān)的細(xì)菌菌株）通過一個(gè)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(gè)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(guān)的微生物，探索β-氧化途徑，以及開發(fā)出逆轉(zhuǎn)這些途徑的方法，以生產(chǎn)化學(xué)品和聚合物構(gòu)件。
本研究利用來自美國四個(gè)不同地點(diǎn)的土壤樣本，考察了天然鏈?zhǔn)窖由斓某潭?，以及這些過程如何根據(jù)土壤組成的特定生物地球化學(xué)特征而變化。該研究旨在衡量厭氧土壤微生物中鏈?zhǔn)窖由斓钠毡樾约捌湓谖⑸锷鷳B(tài)學(xué)中的可能作用。
結(jié)果證明了涉及乙酸和乙醇的鏈伸長活動(dòng)的可能性，而乙酸和乙醇是土壤中有機(jī)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。