Mejora impulsada por el biotransportador de la producción de caproatas a través del alargamiento de la cadena...

Área de la Ciencia:

• Ecología microbiana
• Biotecnología
• Ingeniería ambiental

Sus antecedentes:

• El alargamiento de la cadena (CE) es un bioproceso crucial para la producción de ácidos grasos de cadena media (MCFA).
• La optimización de la eficiencia y la selectividad de la EC sigue siendo un desafío, a menudo limitado por la inhibición del producto y la estructura de la comunidad microbiana.
• Los biotransportadores ofrecen un potencial para mejorar los procesos microbianos al proporcionar apoyo y alterar los microambientes.

Objetivo del estudio:

• Evaluar el impacto de cinco biocarriers diferentes (carbón activado, nano-magnetita, hierro de valor cero, esponja de poliuretano) en el rendimiento de alargamiento de la cadena.
• Investigar los efectos de los biocarriers en la estructura de la comunidad microbiana y las vías metabólicas durante la EC.
• Aclarar los mecanismos por los que los biocarriers mejoran la producción de MCFA.

Principales métodos:

• Se realizaron experimentos por lotes anaeróbicos utilizando etanol/acetato como sustratos.
• Se evaluó la influencia de cinco biocarriers en la eficiencia del alargamiento de la cadena y en el rendimiento de las caproatas.
• Se realizó un análisis de la comunidad microbiana (secuenciación de genes de ARNr 16S) y se predijo la abundancia de genes para la biosíntesis de ácidos grasos.
• Se evaluaron la inhibición del producto y los cambios metabólicos.

Principales resultados:

• Todos los biocarriers probados aumentaron el alargamiento de la cadena en diversos grados.
• El biochar y la nano-magnetita aumentaron significativamente los rendimientos de caproato y redujeron las fases de retraso en comparación con el control.
• El carbón activado y el biocarbón mejoraron notablemente la selectividad del carbón hacia los MCFA en ciclos posteriores.
• La adición de biotransportadores condujo al enriquecimiento de síntropos que alargan la cadena, aumentó la diversidad microbiana y aumentó la abundancia de genes de biosíntesis de ácidos grasos predichos.

Conclusiones:

• Los biocarriers, en particular los carbonosos como el biochar y el carbón activado, mejoran efectivamente el alargamiento de la cadena y la producción de caproate.
• Los biotransportadores alivian la inhibición del producto, reestructuran los consorcios microbianos y reprograman las vías metabólicas para mejorar la síntesis de MCFA.
• Estos hallazgos proporcionan una comprensión mecanicista para la utilización de biocarriers específicos en la ingeniería del microbioma para la producción específica de MCFA.