Zymomonas mobilis - Zymomonas mobilis
| Zymomonas mobilis | |
|---|---|
| Научная классификация | |
| Домен: | |
| Тип: | |
| Класс: | |
| Порядок: | |
| Семья: |
Zymomonadaceae
Hördt et al . 2020 г.
|
| Род: |
Zymomonas
Клюйвер и ван Ниль, 1936 г. (Утвержденные списки 1980 г.)
|
| Разновидность: |
Z. mobilis
|
| Биномиальное имя | |
|
Zymomonas mobilis (Линднер 1928) Де Лей и качели 1976
|
|
| подвид | |
|
|
| Синонимы | |
|
|
Zymomonas mobilis - грамотрицательная , факультативно- анаэробная , неспорообразующая, полярно-жгутиковая палочковидная бактерия. Это единственный вид, встречающийся в роду Zymomonas . Он обладает заметнымиспособностями к производству биоэтанола , которыепо некоторым параметрампревосходят дрожжи . Первоначально он был изолирован от алкогольных напитков, таких как африканское пальмовое вино, мексиканский пульке , а также как загрязнитель сидра и пива (болезнь сидра и порча пива) в европейских странах.
Порча пива
Zymomonas - это нежелательные водные бактерии в пиве , которые создают эфирно-серный привкус из-за образования ацетальдегида и сероводорода . Это можно сравнить с запахом тухлого яблока или фруктовым запахом. О Zymomonas не сообщалось в пивоварнях лагерных пивоварен из-за низких температур (8–12 ° C) и строгих требований к углеводам (способные сбраживать только сахарозу , глюкозу и фруктозу ). Он обычно встречается в элях, выдержанных в бочках, где для карбонизации пива используется сахар-прайм. Оптимальная температура роста - от 25 до 30 градусов по Цельсию.
Производство этанола
Zymomonas mobilis разлагает сахара до пирувата, используя путь Энтнера-Дудорова . Затем пируват ферментируется с получением этанола и диоксида углерода в качестве единственных продуктов (аналог дрожжей).
Преимущества Z. mobilis перед S. cerevisiae в отношении производства биоэтанола :
- более высокое потребление сахара и выход этанола (до 2,5 раз),
- снижение производства биомассы,
- более высокая толерантность к этанолу до 16% (об. / об.),
- не требует контролируемого добавления кислорода во время ферментации,
Однако, несмотря на эти привлекательные преимущества, несколько факторов препятствуют коммерческому использованию Z. mobilis в производстве целлюлозного этанола . Главное препятствие заключается в том, что диапазон его субстратов ограничен глюкозой , фруктозой и сахарозой . Z. mobilis дикого типа не может сбраживать сахара C5, такие как ксилоза и арабиноза, которые являются важными компонентами лигноцеллюлозных гидролизатов. В отличие от E. coli и дрожжей, Z. mobilis не переносит токсичных ингибиторов, присутствующих в лигноцеллюлозных гидролизатах, таких как уксусная кислота и различные фенольные соединения. Концентрация уксусной кислоты в лигноцеллюлозных гидролизатах может достигать 1,5% (мас. / Об.), Что значительно превышает порог толерантности Z. mobilis .
Было предпринято несколько попыток создать Z. mobilis, чтобы преодолеть присущие ему недостатки. Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) США внесла значительный вклад в расширение ассортимента субстратов, включив в него сахара C5, такие как ксилоза и арабиноза. , Уксусной кислоты , устойчивые штаммы Z. Mobilis были разработаны рациональные метаболическими инженерных усилий, мутагенеза или адаптивной мутации. , Однако, когда эти сконструированные штаммы метаболизировать смешанные сахара в присутствии ингибиторов, выход и производительность значительно ниже, таким образом , предотвращая их промышленное применение.
Для улучшения ферментации ксилозы у Z. mobilis был использован обширный процесс адаптации . Путем адаптации штамма к высокой концентрации ксилозы произошли значительные изменения метаболизма. Одним из заметных изменений стало снижение уровня ксилита, побочного продукта ферментации ксилозы, который может ингибировать метаболизм ксилозы штамма. Одной из причин снижения продукции ксилита была мутация предполагаемого гена, кодирующего альдокеторедуктазу, который катализирует восстановление ксилозы до ксилита. ,
Интересной характеристикой Z. mobilis является то, что его плазматическая мембрана содержит гопаноиды , пентациклические соединения, подобные эукариотическим стеринам . Это позволяет ему иметь необычайную толерантность к этанолу в окружающей среде, около 13%.
Zymomonas mobilis традиционно используется для приготовления пульке .
Геном
Геном штамма Z. mobilis ZM4 был секвенирован и содержит 2 056 416 п.н., кодирующих 1998 гены, кодирующие белок. Это показало, что Z. mobilis может метаболизировать глюкозу только через путь Entner-Doudoroff и не способен использовать путь Embden-Meyerhof-Parnas .