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Microbial Fermentation

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Environmental Applications of Microorganisms01:30

Environmental Applications of Microorganisms

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Microorganisms play a pivotal role in maintaining ecosystem balance by recycling essential elements such as carbon, nitrogen, and phosphorus, as well as supporting processes like bioremediation, wastewater treatment, and biofuel production.Microbes in Elemental CyclesIn the carbon cycle, microorganisms decompose organic matter, releasing carbon dioxide via aerobic respiration. This carbon dioxide is subsequently used by photosynthetic organisms to synthesize organic compounds, closing the...
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  • 1Key Laboratory of Energy Plants Resource and Utilization, Ministry of Agriculture and Rural Affairs; Guangdong Engineering Technology Research Center of Agricultural and Forestry Biomass, Institute of Biomass Engineering, South China Agricultural University,Guangzhou510642,P.R. China.

Journal of agricultural and food chemistry
|December 12, 2025
PubMed
Resumen

La lignina soluble mejora la fermentación microbiana al amortiguar el pH, eliminar especies reactivas de oxígeno y quelar metales pesados. Este material reciclable y sensible al pH mejora la eficiencia de la biofabricación utilizando residuos agrícolas.

Palabras clave:
producción bioquímicafermentación microbianapotenciador multifuncionalreciclabilidad sensible al pHlignina soluble

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Área de la Ciencia:

  • Biotecnología y Biofabricación
  • Química Sostenible
  • Fermentación Microbiana

Sus antecedentes:

  • La fermentación microbiana de lignocelulosa es clave para la biofabricación sostenible, pero está limitada por factores estresantes ambientales.
  • La lignina, un subproducto importante del procesamiento de lignocelulosa, representa un recurso infrautilizado.
  • El desarrollo de métodos para mitigar los inhibidores de la fermentación es crucial para un bioprocesamiento eficiente.

Objetivo del estudio:

  • Investigar los efectos de la lignina soluble en los procesos de fermentación microbiana.
  • Explorar los mecanismos por los cuales la lignina soluble mitiga los factores estresantes ambientales.
  • Evaluar la reciclabilidad y reutilización de la lignina soluble en la fermentación.

Principales métodos:

  • Se preparó lignina soluble a partir de lignina de hidrólisis enzimática mediante disolución alcalina y diálisis.
  • Se evaluó sistemáticamente el impacto de la lignina soluble en tres fermentaciones microbianas diferentes.
  • Se analizaron los mecanismos de acción, incluido el amortiguamiento del pH, la eliminación de especies reactivas de oxígeno (ROS) y la quelación de metales pesados.

Principales resultados:

  • La lignina soluble amortiguó eficazmente el pH de la fermentación mediante la protonación de carboxilos.
  • Eliminó los ROS a través de grupos hidroxilo fenólicos, reduciendo la inactivación microbiana.
  • La lignina soluble queló metales pesados (Pb2+, Cd2+) mediante coordinación, disminuyendo la toxicidad.
  • El material demostró reciclabilidad sensible al pH, permitiendo la recuperación y reutilización durante más de 10 ciclos con un rendimiento sostenido.

Conclusiones:

  • La lignina soluble mejora universalmente las fermentaciones microbianas a través de sinergias fisicoquímicas.
  • Ofrece una estrategia sostenible para superar las limitaciones de la fermentación y mejorar la biofabricación.
  • Este estudio proporciona una base para optimizar la fermentación basada en lignocelulosa y valorizar la lignina.