丰富的光性紫色细菌对H2生物转化成单细胞蛋白质的潜力

科学领域:

• 微生物学和生物技术
• 可持续的资源管理可持续的资源管理
• 食品科学与技术 食品科学与技术

背景情况:

• 单细胞蛋白 (SCP) 提供了替代蛋白质来源,通过利用废物来源的资源与循环经济原则保持一致.
• 气态基质,如 (H₂) 和二氧化碳 (CO₂),由于其固有的无菌性,有利于SCP生产,产生无病原体的生物质.
• 光紫色细菌 (PPB) 是一个有前途的微生物群体,用于生物转化过程,利用光作为能源.

研究的目的:

• 评估一种富含光性紫色细菌 (PPB) 联盟的有效性,用于使用H₂和CO₂生产单细胞蛋白 (SCP).
• 确定PPB生长动力学和生物质产量的最佳环境条件 (pH,温度,光强).
• 评估产生的SCP的蛋白质含量,氨基酸概况和适合动物料应用的SCP.

主要方法:

• 进行了批量测试,以调查pH值 (6.0-8.5),温度 (15-50°C) 和光强度 (0-50 W·m-2) 对PPB生长的影响.
• 生物质和蛋白质产量是基于消耗的H2和CO2的量化.
• 使用机械模型估计吸收率,并分析生物质成分的蛋白质和氨基酸含量.

主要成果:

• 对PPB的最佳生长条件是在pH7,25°C,光强度超过30W·m-2的条件下确定.
• 实现了高生物质和蛋白质产量 (~1g COD_生物质·g COD_{H2消耗^-1和3.9-4.4g蛋白质·g H2^-1),是气态基质报告的最高产量之一.}
• 生产的SCP生物量含有50%以上的蛋白质,具有有利的氨基酸概况,PPB以*Rhodobacter*和*Rhodopseudomonas*物种为主,保持了较高的相对丰度 (>80%).

结论:

• 丰富的PPB培养显示出有效的H2生物转化到高质量的SCP的显著潜力.
• 由于PPB能够利用光作为唯一的能量来源,这使得PPB能够完全利用H2进行生长,从而获得高产量.
• 生产的SCP适用于动物料,有助于可持续的蛋白质生产和循环经济框架内的废物回收利用.