气态底物组成对坏死铜绿单胞菌有氧气体发酵的影响

《Applied Microbiology and Biotechnology》：Influences of gaseous substrate composition on aerobic gas fermentation by Cupriavidus necator

　　

摘要

微生物气态发酵是一种极具前景的生物技术，可以利用广泛存在的气体原料来生产多种具有工业价值的化学品。要实现高效的发酵过程，就需要了解微生物对投入反应器中的不同比例气体原料（氢气、二氧化碳、氧气）的反应情况。在此研究中，我们探讨了进气成分对Cupriavidus necator这种菌株特性的影响。该菌株因其代谢多样性、遗传可操作性以及在有氧发酵条件下能够达到高细胞密度而常被用于工业生物技术领域。我们研究了在保持13%溶解氧的情况下，不同比例的氢气和二氧化碳混合气体（8:1、3:1和1:1的H₂:CO₂比例）是否会影响C. necator的生理状态，重点关注微生物生物量中多-3-羟基丁酸（PHB）和单细胞蛋白（SCP）的积累情况。经过七天培养后，8:1比例组与3:1比例组的生物量及PHB产量相当（分别为22?±?5?g/L和10.0?±?0.4?g/L，以及18?±?3?g/L和5.8?±?3.4?g/L）。而1:1比例组则导致生长和PHB产量下降（分别为8?±?3 g/L和0.36?±?1.08?g/L）。SCP的产量则随培养时间以及气体比例的不同而变化。我们通过对不同时间和处理组进行蛋白质组分析，以研究生产力与蛋白质表达之间的关联。这项研究强调了气体底物成分的重要性，以及其在发酵过程中对微生物生理和代谢的潜在影响。

要点

• 8:1和3:1的H₂:CO₂比例下产生的发酵产物数量相当。

• 从1:1比例的发酵液中提取的单细胞蛋白中含有较多的必需氨基酸。

• 蛋白质组分析显示，相关代谢途径的基因表达存在差异。