Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

 

 

Hình 1. Phác thảo chiến lược lấy mẫu nghiên cứu, lặp lại 3 lần tại 2 nhà máy độc lập. Hình ảnh vectơ được lấy từ Flaticon (www.flaticon.com) và hình ảnh được tạo bằng Adobe Illustrator.

Những phát hiện này có thể dẫn đến tăng hơn 5% năng suất quy trình, chuyển thành khoảng 1,6 tỷ đô la doanh thu tăng và giảm lượng khí thải CO₂ khoảng 2 triệu tấn mỗi năm, chỉ tính riêng Brazil.
 
Độ Phân Giải Cấp Độ Chủng: Khám Phá Động Lực Học Ẩn Của Vi Khuẩn
 
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng sự tương tác giữa các loài khác nhau ảnh hưởng đáng kể đến năng suất ethanol. Bất cứ khi nào Lactobacillus amylovorus có mặt ở nồng độ cao hơn, năng suất tốt hơn đáng kể.
 

Hình 2. Sản lượng ethanol từ quá trình lên men từng cặp của chủng nấm men công nghiệp PE-2 với 3 chủng L. fermentum được phân lập (màu xanh) và 5 loại vi khuẩn phong phú nhất trong hệ vi sinh vật sản xuất bioethanol, so với quá trình lên men độc lập (màu trắng). Sản lượng ethanol được tăng cường bởi L. amylovorus, P. claussenii và L. buchneri, và chỉ giảm bởi chủng L. fermentum (C) (*p < 0,05). Đối với tất cả các thí nghiệm, n = 3 mẫu độc lập về mặt sinh học. Dữ liệu được trình bày dưới dạng giá trị trung bình.

Giáo sư Morten Sommer từ trường đại học DTU Biosustain giải thích:

"Chúng tôi đã lập bản đồ quần thể vi sinh vật ở độ phân giải cấp độ chủng để khám phá tác động thực sự của vi khuẩn không phải nấm men đối với hiệu suất lên men. Chúng tôi đã xác định các chủng cụ thể của loài L. fermentum gây ra thiệt hại nhiều nhất cho quá trình, trong khi các chủng khác là trung tính và thậm chí nên được giữ như một bộ đệm chống lại những chủng có hại. Nhiệt độ tăng có liên quan đến sự phát triển của các chủng L. fermentum cụ thể ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng tồn tại của nấm men và hiệu quả lên men. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc áp dụng các phương pháp phân giải cao hơn trong tương lai để giám sát các cộng đồng vi sinh vật" (Hình 2).

Mở Đường Cho Các Giải Pháp Kiểm Soát Quá Trình Và Vi Sinh Vật Mới

Kết quả của nghiên cứu này có thể dẫn đến sự phát triển của các giải pháp kiểm soát quá trình và vi sinh vật mới có thể kiểm soát các vi khuẩn không mong muốn và mở khóa những cải tiến đáng kể về hiệu suất trong sản xuất ethanol sinh học. Điều này có thể chuyển thành nhiên liệu sinh học hiệu quả hơn về chi phí, tăng hiệu quả và giảm đáng kể lượng khí thải CO₂, hỗ trợ các nỗ lực toàn cầu nhằm giảm phát thải khí nhà kính.

Ý Nghĩa Của Sản Xuất Ethanol Sinh Học

Các kết quả nghiên cứu đặc biệt quan trọng với các công ty nhiên liệu sinh học và công nghệ sinh học công nghiệp, cũng như các nhóm nghiên cứu tập trung vào các công cụ tin sinh học để phân tích hệ vi sinh vật ở độ phân giải cấp độ loài. Danh mục gen mới và các phân tích chức năng được phát triển trong nghiên cứu này cung cấp các nguồn tài nguyên quý giá để khám phá các enzyme và đặc điểm trao đổi chất mới cho các chủng công nghiệp mạnh mẽ. Ngoài ra, những hiểu biết này có thể được áp dụng cho các nghiên cứu metagenomics khác, chẳng hạn như động lực học của hệ vi sinh vật đường ruột, hệ vi sinh vật liên quan đến đất và cây trồng.

Tham khảo: "Động lực chủng của vi khuẩn gây ô nhiễm điều chỉnh năng suất của các nhà máy lọc sinh học ethanol" của Felipe Senne de Oliveira Lino, Shilpa Garg, Simone S. Li, Maria-Anna Misiakou, Kang Kang, Bruno Labate Vale da Costa, Tobias Svend-Aage Beyer-Pedersen, Thamiris Guerra Giacon, Thiago Olitta Basso, Gianni Panagiotou và Morten Otto Alexander Sommer, ngày 22 tháng 6 năm 2024, Nature Communications.
doi: 10.1038/s41467-024-49683-2
 
Nguồn: https://scitechdaily.com/new-bioethanol-monitoring-method-could-boost-revenue-by-1-6-billion-and-cut-co2-emissions-by-2-million-tons/