静电乙醇发酵:实验研究和基于运动的代谢建模
Carlos Alberto García-Mogollón1, Diego F Mendoza2, Juan Carlos Quintero-Díaz2
1Facultad de Ingeniería, Universidad de Sucre, Cra. 28 No. 5-267, Sincelejo, 050010, Sucre, Colombia.
Heliyon
|September 16, 2024
概括
将电场应用于微生物发酵,可以增强乙醇生产. Zymomonas mobilis表现出更高的灵敏度和更高的产量,主要的代谢途径受到电场刺激的影响.
科学领域:
- 生物技术和生物工程 生物技术和生物工程
- 代谢工程是代谢工程.
- 发酵科学 发酵科学
背景情况:
- 电池具有可以通过外部电场调节的电特性.
- 电场应用提供了一种非侵入性的方法,可以潜在地改善工业发酵过程.
研究的目的:
- 研究非致命的外部电场对Saccharomyces cerevisiae和Zymomonas mobilis.乙醇生产的影响.
- 分析电场对微生物生长,基质消耗和乙醇产量的影响.
- 为了建模生物化学动力学,并确定由电场刺激影响的关键代谢途径.
主要方法:
- 用S. cerevisiae和Z. mobilis的微生物培养在一个专门设计的带有电极的室内进行.
- 应用了可变电压 (0-18 V) 来产生没有电流流的电场.
- 制定了基于生物化学的动力模型来描述和分析发酵数据.
主要成果:
- 所有测试的电压都增加了Z. mobilis的基质消耗和乙醇生产率,而只有18V影响了S. cerevisiae.
- 与S. cerevisiae相比,Z. mobilis对电场应用表现出更高的敏感性.
- 观察到乙醇产量的显著增加:S. cerevisiae的10.7%,Z. mobilis的19.5%.
结论:
- 外部电场可以有效地提高微生物发酵中的乙醇生产.
- 在Z. mobilis中的转移酶系统 (PTS) 和S. cerevisiae中的黑色素运输/黑色素激酶 (HK) 活性,以及酸盐转化为乙醇的酶 (PDC,ADH),是受到电场影响的关键目标.


