- 6 次围观
鉴于当前全球环境挑战，废弃生物质作为循环经济中一种具有吸引力的可再生资源而备受关注。生物质气化可产生合成气（CO、CO2 和 H2），其可作为气体发酵的适宜原料，用于以乙酸生成菌为底盘微生物的燃料和化学品生物制造。尽管人们普遍知道合成气组成会影响乙酸生成菌的生长和工艺性能，但我们仍缺乏在受控发酵条件下对这些影响进行定量表征的一致性数据集。在本研究中，我们在生物反应器发酵条件下，考察了模式乙酸生成菌 Clostridium autoethanogenum 在指数生长期对七种人工合成气混合物的代谢响应。值得注意的是，不同的气体组成导致了不同的发酵特征，影响了生长和代谢产物生成。最大比生长速率范围为 0.05–0.13 h-1，其中低 CO 混合气条件下生长较慢。乙酸和乙醇的产量分别在每克细胞干重 20–133 mmol 和 76–353 mmol 之间变化，同时检测到少量 2,3-丁二醇生成。所有合成气混合物均支持 CO 和 H2 的共利用，尽管气体摄取化学计量仅与合成气组成呈中等相关。重要的是，气体摄取化学计量强烈影响碳分配；较高的相对 H2 摄取可减少 CO2 损失，甚至实现 CO2 固定，同时增加流向代谢产物的碳流。值得关注的是，较高的合成气 H2 含量有利于乙醇和 2,3-丁二醇的生成，而较高的 H2:CO 摄取比则提高了 Wood-Ljungdahl 通路的总通量，而非选择性地促进还原性副产物的生成。我们的研究结果对于更好地理解合成气组成对乙酸生成菌生物催化剂的影响，以及面向优化气体发酵性能的工艺工程设计，具有重要价值。
鉴于当前全球环境挑战，废弃生物质作为循环经济中的一种有吸引力的可再生资源而备受关注。生物质气化产生合成气（CO、CO2 和 H2），其可作为气体发酵的适宜原料，用于通过产乙酸菌微生物生物制造燃料和化学品。尽管人们普遍知道合成气组成会影响产乙酸菌的生长和工艺性能，但我们仍缺乏在受控发酵条件下定量描述这些影响的一致性数据集。本文中，我们在生物反应器发酵的指数期分批培养条件下，研究了模式产乙酸菌 Clostridium autoethanogenum 对七种人工配制合成气混合物的代谢响应。值得注意的是，不同的气体组成导致了不同的发酵特征，同时影响生长和代谢产物生成。最大比生长速率范围为 0.05–0.13 h-1，其中低 CO 混合气条件下生长较慢。乙酸和乙醇的产量分别在每克细胞干重 20–133 mmol 和 76–353 mmol 之间变化，同时检测到少量 2,3-丁二醇生成。所有合成气混合物均支持 CO 和 H2 的共利用，但气体摄取化学计量比仅与合成气组成呈中等相关。重要的是，气体摄取化学计量比强烈影响碳分配，较高的相对 H2 摄取可减少 CO2 损失，甚至实现 CO2 固定，同时增加流向代谢产物的碳通量。有趣的是，较高的合成气 H2 含量有利于乙醇和 2,3-丁二醇的生成，而较高的 H2:CO 摄取比则提高了通过 Wood-Ljungdahl 途径的总通量，而非选择性地促进更还原性副产物的生成。我们的结果对于更好地理解合成气组成对产乙酸菌生物催化剂的影响，以及面向优化气体发酵性能的过程工程设计，具有重要价值。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.12.744430v1?rss=1
🏷️ 合成气发酵 乙醇梭菌 碳分配 气体摄取化学计量 Wood-Ljungdahl通路 乙醇生物合成