科學家利用修剪廢料中的細菌菌株生產永續生物產品

摘要

研究人員發現了一種細菌菌株，紅球菌屬 (Rhodococcus sp.)。橄欖修剪廢料中的24CO可有效產生中性脂質，特別是三酸甘油酯，具有在生物技術中的潛在應用。該菌株表現出將各種碳源轉化為高價值產品的能力，例如生物燃料、洗滌劑、化妝品和藥物成分，為利用橄欖廢料提供了可持續的解決方案，並可能減少對環境的影響。

阿根廷和西班牙的研究人員證明了橄欖修剪廢料中的細菌菌株具有生物技術應用的潛力。 

研究， 出版於 發酵，以 2022 年第十七屆阿根廷普通微生物學大會上發表的研究為基礎。

所討論的菌株， 紅球菌屬24CO，有效地將各種碳源轉化為中性脂質，特別是三酸甘油酯，並將其生物質的47%累積為膳食脂質。 

微生物三酸甘油合成最近因其生產可持續的 高價值產品 來自廢料。這些產品包括 生物燃料、洗滌劑、肥料、化妝品和藥物成分。

紅球菌屬24CO， 是從巴塔哥尼亞南部東海岸的 Frantoio 品種的葉子中分離出來的。許多 紅球菌 這些物種因其減輕殺蟲劑、除草劑和放射性物質等持久性和危險性污染的能力以及將廉價底物轉化為更有價值的化合物的能力而聞名。

為了評估該菌株的特性和能力，研究人員對其進行了各種測試。

培養時，24CO 可以在所測試的 50 種碳源中的 47 種上生長，包括果糖、甘露醇、山梨糖醇和阿拉伯糖醇。前兩種化合物天然存在於橄欖葉中，分別導致三酸甘油酯累積高達細胞乾重的 28% 和 -%。

在氮氣中，甘露醇也產生了大量中性脂質，作者認為這是以前未曾報告過的行為，並且與工業相關，因為這意味著該菌株將產生高生物量，同時產生大量的三酸甘油酯。

對橄欖修剪廢料的新鮮和脫水葉萃取物進行化學分析，結果顯示其碳氮比較高，顯示適合脂質生產。 

進一步的培養證實了這一點，脫水浸液中可產生超過 20% 的細胞乾重作為中性脂質，而新鮮浸液中可產生超過 -% 的細胞乾重作為中性脂質。前者生產的三酸甘油酯與甘露醇培養生產的三酸甘油酯類似。

此外， 兩種培養物都檢測到了少量的聚羥基丁酸酯，這是一種感興趣的聚合物 可生物降解塑料 生產。基因組分析 紅球菌屬24CO 證實了其合成這些聚合物的潛力。

分析進一步揭示了 24CO 和 紅球菌屬RHA1，是該屬中研究最深入的成員之一。 24CO 缺乏 RHA1 中存在的幾個與氧化還原和氮代謝相關的基因，這些基因通常在脂質產生條件下被活化。這些基因的缺失似乎並沒有阻礙 24CO 的脂質積累，這表明存在其他的調節機制。

儘管發現 24CO 所含的蠟酯酶比 RHA1 少，但其脂質產量等於或高於前者。這表明該菌株中負責三酸甘油酯生物合成的酶可能更有效。然而，甘迺迪通路酶完全存在，並且具有高度冗餘。

在評估該物種適宜的環境條件後，研究人員得出結論，它可以在4°C至30°C之間生存和繁殖，最適溫度為28°C。 

鹽度和 pH 值實驗表明，它可以耐受高達每體積 5% 重量的氯化鈉，pH 值為 6 至 10，或略呈酸性至鹼性。 

作者也指出，巴塔哥尼亞的葉面環境惡劣，容易受到高紫外線輻射、低營養水平和乾燥的影響。

儘管許多措施旨在減少和 重新利用橄欖廢料 正在進行中，大部分橄欖修剪廢料仍被焚燒。 

僅在西班牙，每年因修剪而產生的樹葉就約為 1.25 萬公噸。研究人員認為 紅球菌屬24CO 是將這種巨大的生物質轉化為可持續和有價值產品的可行候選者，主要透過三酸甘油酯生物合成。

• 科尼塞特
• 微生物學