กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 4 นาที

ไซโมโมนาส โมบิลิส

{{cite journal |last1=Hördt |first1=Anton |last2=López |first2=Marina García |last3=Meier-Kolthoff |first3=Jan P.

ไซโมโมนาส โมบิลิส

Zymomonas mobilisเป็น แบคทีเรีย แกรมลบ แอนแอ โร บิ กแบบมีแฟลเจลลาที่ขั้ว รูปร่างเป็นแท่ง เป็นสายพันธุ์เดียวที่พบในสกุล Zymomonas [ 2 ]มี ความสามารถในการผลิต ไบโอเอทานอลที่ โดดเด่น ซึ่งเหนือกว่ายีสต์ในบางแง่มุม เดิมทีถูกแยกได้จากเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ เช่น ไวน์ปาล์มของแอฟริกา ปุลเก ของเม็กซิโก และยังพบเป็นสิ่งปนเปื้อนในไซเดอร์และเบียร์ (โรคไซเดอร์และการเน่าเสียของเบียร์) ในประเทศแถบยุโรป

การเน่าเสียของเบียร์

ไซโมนาส (Zymomonas)เป็นแบคทีเรียที่ไม่พึงประสงค์ที่พบในน้ำในเบียร์ทำให้เกิดรสชาติคล้ายเอสเทอร์และกำมะถันเนื่องจากการผลิตอะเซทัลดีไฮด์และไฮโดรเจนซัลไฟด์ซึ่งอาจเปรียบได้กับกลิ่นแอปเปิ้ลเน่าหรือกลิ่นผลไม้ไซโมนาสไม่เคยพบในโรงเบียร์ลาเกอร์เนื่องจากอุณหภูมิต่ำ (8–12  °C) และความต้องการคาร์โบไฮเดรตที่เข้มงวด (สามารถหมักได้เฉพาะซูโครสกลูโคสและฟรุกโตส ) มักพบในเอลที่บ่มในถังไม้โอ๊คซึ่ง ใช้ สารให้ความหวาน เพื่ออัดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ในเบียร์ อุณหภูมิที่เหมาะสม สำหรับการเจริญเติบโตคือ 25 ถึง 30 °C 

การผลิตเอทานอล

แบคทีเรีย Zymomonas mobilisย่อยสลายน้ำตาลให้เป็นไพรูเวทโดยใช้กระบวนการ Entner–Doudoroffจากนั้นไพรูเวทจะถูกหมักเพื่อผลิตเอทานอลและคาร์บอนไดออกไซด์เป็นผลิตภัณฑ์เพียงอย่างเดียว (คล้ายกับยีสต์)

ข้อดีของZ. mobilisเมื่อเทียบกับS. cerevisiaeในการผลิตไบโอเอทานอล :

  • การดูดซึมน้ำตาลและผลผลิตเอทานอลที่สูงขึ้น (สูงขึ้นถึง 2.5 เท่า) [ 3 ]
  • การผลิตชีวมวลที่ลดลง
  • ความทนทาน ต่อเอทานอลที่สูงขึ้นถึง 16 % (v/v) [ 4 ]
  • ไม่จำเป็นต้องควบคุมการเติมออกซิเจนในระหว่างการหมัก

อย่างไรก็ตาม แม้จะมีข้อดีที่น่าสนใจเหล่านี้ แต่ก็มีหลายปัจจัยที่ขัดขวางการใช้งานเชิงพาณิชย์ของZ. mobilisใน การผลิต เอทานอลจากเซลลูโลสอุปสรรคสำคัญที่สุดคือช่วงของสารตั้งต้นที่จำกัดอยู่เพียงกลูโคสรุกโตสและซูโครสZ. mobilisสายพันธุ์ป่าไม่สามารถหมักน้ำตาล C5เช่นไซโลสและอะราบิโนสซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของไฮโดรไลเสตจากลิกโนเซลลูโลส ต่างจากE. coliและยีสต์Z. mobilisไม่สามารถทนต่อสารยับยั้งที่เป็นพิษที่มีอยู่ในไฮโดรไลเสตจากลิกโนเซลลูโลส เช่นกรดอะซิติกและสารประกอบฟีนอลต่างๆ[ 5 ]ความเข้มข้นของกรดอะซิติกในไฮโดรไลเสตจากลิกโนเซลลูโลสอาจสูงถึง 1.5% (w/v) ซึ่งสูงกว่าขีดจำกัดความทนทานของZ. mobilis มาก

มีการพยายามหลายครั้งในการดัดแปลงพันธุกรรมZ. mobilisเพื่อเอาชนะข้อบกพร่องที่มีอยู่โดยธรรมชาติ ห้องปฏิบัติการพลังงานหมุนเวียนแห่งชาติ (NREL) ในสหรัฐอเมริกาได้มีส่วนสำคัญในการขยายช่วงของสารตั้งต้นให้ครอบคลุมน้ำตาล C5 เช่น ไซโลสและอะราบิโนส[ 6 ] [ 7 ] สายพันธุ์ Z. mobilisที่ทนต่อกรดอะซิติกได้รับการพัฒนาโดยความพยายามทางวิศวกรรมเมตาบอลิซึมอย่างมีเหตุผล เทคนิคการกลายพันธุ์[ 8 ]หรือการกลายพันธุ์แบบปรับตัว[ 9 ] [ 10 ]อย่างไรก็ตาม เมื่อสายพันธุ์ที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเหล่านี้เผาผลาญน้ำตาลผสมในที่ที่มีสารยับยั้ง ผลผลิตและประสิทธิภาพจะต่ำลงมาก จึงทำให้ไม่สามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมได้

มีการใช้กระบวนการปรับตัวอย่างกว้างขวางเพื่อปรับปรุงการหมักไซโลสในZ. mobilis [ 9 ] โดยการปรับสายพันธุ์ในความเข้มข้นสูงของไซโลส การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญของกระบวนการเผาผลาญเกิดขึ้น การเปลี่ยนแปลงที่เห็นได้ชัดอย่างหนึ่งคือระดับของไซลิทอล ลดลง ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากการหมักไซโลสที่สามารถยับยั้งการเผาผลาญไซโลสของสายพันธุ์ได้ หนึ่งในเหตุผลสำหรับการผลิตไซลิทอลที่ลดลงคือการกลายพันธุ์ในยีนที่คาดว่าเข้ารหัสสำหรับอัลโด-คีโตรีดักเทสที่เร่งปฏิกิริยาการลดไซโลสเป็นไซลิทอล[ 11 ] [ 12 ]

เยื่อหุ้มพลาสมาของ Z. mobilisประกอบด้วยฮอพานอยด์ซึ่งเป็นสารประกอบเพนตาไซคลิกที่คล้ายกับสเตอรอล ในยูคาริโอต ทำให้มันมีความทนทานต่อเอทานอลในสิ่งแวดล้อมได้อย่างน่าทึ่ง ประมาณ 13%

Z. mobilisถูกนำมาใช้ทำเครื่องดื่มปุลเก้ (Pulque ) ตามประเพณีดั้งเดิม

จีโนม

จีโนมของ สายพันธุ์ Z. mobilis ZM4 ได้รับการจัดลำดับและมี 2,056,416 bp ซึ่งเข้ารหัสยีนที่เข้ารหัสโปรตีน 1,998 ยีน[ 13 ]สิ่งนี้เผยให้เห็นว่าZ. mobilisสามารถเผาผลาญกลูโคสได้เฉพาะผ่านทางเส้นทาง Entner–Doudoroff เท่านั้น และไม่สามารถใช้เส้นทาง Embden–Meyerhof–Parnasได้

  • เทคโนโลยีการหมักเอทานอล— Zymomonas mobilis
  • หน้าข้อมูลจีโนม ของ Zymomonas mobilis ZM4
  • สายพันธุ์ต้นแบบของZymomonas mobilisที่ Bac Dive - ฐานข้อมูลเมตาของความหลากหลายทางแบคทีเรีย

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ไซโมโมนาส โมบิลิส

{{cite journal |last1=Hördt |first1=Anton |last2=López |first2=Marina García |last3=Meier-Kolthoff |first3=Jan P.

การเน่าเสียของเบียร์

ไซโมนาส (Zymomonas) เป็นแบคทีเรียที่ไม่พึงประสงค์ที่พบในน้ำใน เบียร์ ทำให้เกิดรสชาติคล้ายเอสเทอร์และกำมะถันเนื่องจากการผลิต อะเซทัลดีไฮด์ และ ไฮโดรเจนซัลไฟด์ ซึ่งอาจเปรียบได้กับกลิ่นแอปเปิ้ลเน่าหรือกลิ่นผลไม้ ไซโมนาส...

การผลิตเอทานอล

แบคทีเรีย Zymomonas mobilis ย่อยสลายน้ำตาลให้เป็น ไพรูเวท โดยใช้ กระบวนการ Entner–Doudoroff จากนั้นไพรูเวทจะ ถูกหมัก เพื่อผลิต เอทานอล และ คาร์บอนไดออกไซด์ เป็นผลิตภัณฑ์เพียงอย่างเดียว (คล้ายกับยีสต์)

จีโนม

จีโนมของ สายพันธุ์ Z. mobilis ZM4 ได้รับการจัดลำดับและมี 2,056,416 bp ซึ่งเข้ารหัสยีนที่เข้ารหัสโปรตีน 1,998 ยีน [ 13 ] สิ่งนี้เผยให้เห็นว่า Z.