变废为宝，从微生物生长中获得有用的产品！
小杨 / 2021-03-01 08:32:18
中国微生物菌种查询网：将铅等材料炼成黄金和其他有价值的东西是古老炼金士的梦想，当然，他们的努力注定是徒劳的。现在，科学家们可以从有机废物中提取各种有用的产品，如航空燃料、润滑剂、溶剂、食品添加剂和塑料等。这一转化过程是在专门的细菌的帮助下完成的，它们的新陈代谢活动可以通过一种被称为链式延伸的微生物生长过程，将较简单的化学物质转化为有用的产品。
在一项新的研究中，亚利桑那州立大学Biodesign Swette环境生物技术中心的研究员Anca Delgado首次描述了土壤中的微生物在正常条件下如何进行链式延伸过程。这项工作有望让人们对自然界中这些不甚了解的过程有新的认识，使研究人员能够更好地利用它们将食物垃圾等有机源转化为有价值的产品。
研究人员发现，从地表下1.5米或更浅的地方取样的不同土壤类型蕴藏着醋酸和乙醇的链式伸长的现成潜力，当喂养醋酸和乙醇时，土壤微生态系统在短短几天内就产生了丁酸盐和己酸盐，链伸长成为这些样品中发生的主要代谢。
除了浪费粮食和土地资源外，食物垃圾还对环境造成了沉重的负担，造成碳足迹，增加了温室气体的排放，每年估计有33亿吨二氧化碳释放到大气中。研究人员希望将这些废物残渣转化为有用的产品，并以有效的方式进行净化。
处理所有这些有机废物的最创新和生态友好的手段之一是通过厌氧消化，这也有望扩大世界能源供应。采用厌氧消化技术的一种有前途的新兴技术被称为微生物链拉长，这是厌氧微生物用来生长和获取能量的一个新陈代谢过程。它们通过将羧酸酯类化学物质如乙酸酯（C2）与更多的还原性化合物如乙醇（C2）结合起来，产生较长链的羧酸酯类物质（通常为C4-C8）来实现。
这一生物技术过程将挥发性脂肪酸（VFAs）和电子供体（通常是乙醇）转化为更有价值的中链脂肪酸（MCFAs），这些中链脂肪酸是生产生物燃料和其他有用化学品的前体。初始废物源通过链长化处理，即循环添加碳单位，从而将城市固体废物、农业废物、合成气等转化为高价值的中链羧酸盐，如己酸盐（C6）和辛酸盐（C8）。
以乙醇为电子供体的VFAs转化为MCFAs的过程是由拉长链的微生物完成的，特别是一种被称为Clostridium kluyveri的细菌。C. kluyveri（以及与之密切相关的细菌菌株）通过一个被称为反向β-氧化途径的过程来完成它们的延链功能。顾名思义，这个途径与生物体用来分解食物中的脂肪酸的代谢途径相反。
近年来，研究人员利用工业相关的微生物，探索β-氧化途径，以及开发出逆转这些途径的方法，以生产化学品和聚合物构件。
本研究利用来自美国四个不同地点的土壤样本，考察了天然链式延伸的程度，以及这些过程如何根据土壤组成的特定生物地球化学特征而变化。该研究旨在衡量厌氧土壤微生物中链式延伸的普遍性及其在微生物生态学中的可能作用。
结果证明了涉及乙酸和乙醇的链伸长活动的可能性，而乙酸和乙醇是土壤中有机化合物发酵的典型代谢产物。研究测量了类似C.kluyveri的微生物在链伸长条件下的高富集率，发现其富集率随土壤类型而变化。