一个特定的HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba/公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba消费克分子比3的签名链伸长羧化物从啤酒的谷物acidogenesis度过的gydF4y2Ba

1介绍gydF4y2Ba

当前环境危机,引发了不可再生资源的过度使用和过度开采日益增长的人口的自然生态系统,做了一个引人注目的生物循环经济发展的动力。塑造一个可持续发展的社会需要一个经济可行的生物化工。如今,科学家和工程师正在开发各种生物炼制过程限价生物质转化为生物燃料和化学品,以减少我们对化石碳资源的依赖(gydF4y2BaYaoyang和波音公司,2013年版gydF4y2Ba;gydF4y2BaObileke et al ., 2022gydF4y2Ba)。在所有可用的生物质中,低成本的有机残留物,不与粮食生产,如木材残留物,农业和农业产业的废弃物、城市固体废物,食物浪费,或污水污泥,强调相关原料生产各种平台分子。不同的转换过程可以是根据生物的物理化学性质(如化学成分、含水率和异质性)和最终目标产品(gydF4y2BaHoltzapple et al ., 2021gydF4y2Ba)。gydF4y2BaHoltzapple和奶奶(2009gydF4y2Ba)热化学相比,糖和羧酸盐生物炼油厂平台限价木质生物质中含有多糖(68.3%)和木质素(31.7%)。的gydF4y2Ba在网上gydF4y2Ba产品在液体生物燃料产量最高的羧酸盐的平台。一旦羧化物微生物获得有机原料,他们可以很容易地把传统化学转化为燃料和化学品(gydF4y2BaHoltzapple和奶奶,2009gydF4y2Ba;gydF4y2Ba榴弹炮et al ., 2011gydF4y2Ba;gydF4y2Ba阿尔伯克基et al ., 2011gydF4y2Ba;gydF4y2Ba李et al ., 2014gydF4y2Ba;gydF4y2BaStamatopoulou et al ., 2020gydF4y2Ba;gydF4y2BaHoltzapple et al ., 2021gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

羧酸盐平台旨在将生物质转换为羧酸盐,由于微生物群落。这个过程也被认为methane-arrested厌氧消化操作如厌氧消化途径除了最后一步的甲烷生成必须完全抑制保持短链羧酸盐的混合物(SCC),短链醇(SCA),乳酸,HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba最终产品(gydF4y2BaHoltzapple et al ., 2021gydF4y2Ba)。这些分子有更好的经济价值比甲烷(gydF4y2BaPerimenis et al ., 2018gydF4y2Ba)。近年来,已经有越来越多的兴趣这些中间化合物转变成碳链羧化物(MCC)链伸长新陈代谢(CE)。MCC是脂肪族的结构由6 - 10个碳原子的碳链,与羧酸集团终端碳。由于其脂肪碳链长,MCC的水溶性不如鳞状细胞癌。因此,他们更容易恢复水发酵肉汤(gydF4y2BaSpirito et al ., 2014gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

确定CE通路对应于反向β-oxidation(投)机制,也就是说,除了现有的羧酸盐的形成乙酰辅酶a来自乙醇或乳酸。RBO通路与纯文化的调查和简单的基板允许识别两个主要条件促进microbial-driven链伸长:a)的存在一个资源丰富的电子供体,如乙醇(EtOH 6 electron-equivalents /摩尔gydF4y2Ba_CgydF4y2Ba),乳酸(四electron-equivalents /摩尔gydF4y2Ba_CgydF4y2Ba),或HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba(两个electron-equivalents /摩尔gydF4y2Ba_H2gydF4y2Ba)作为前体乙酰辅酶a和b)减少环境的维护(gydF4y2Ba榴弹炮et al ., 2011gydF4y2Ba;gydF4y2BaZhang et al ., 2013gydF4y2Ba;gydF4y2BaSpirito et al ., 2014gydF4y2Ba;gydF4y2BaAngenent et al ., 2016gydF4y2Ba;gydF4y2BaBengelsdorf et al ., 2018gydF4y2Ba;gydF4y2BaHoltzapple et al ., 2021gydF4y2Ba)。通常情况下,实验室规模的研究选择了纯基质的补充,如乙醇、乳酸、或葡萄糖,增加MCC产量(gydF4y2BaGrootscholten et al ., 2014gydF4y2Ba;gydF4y2BaRoghair et al ., 2018gydF4y2Ba)。实际上,使用复杂的生物有机基质,即使有高度的降低,使有限的MCC生产率和产量(gydF4y2BaBaleeiro et al ., 2021gydF4y2Ba)。工业规模,一个生物炼制过程必须使用低成本原料和独立的昂贵的电子给体,如高纯度食用试剂。gydF4y2Ba

低成本的有机原料可用于开发biorefining流程,如木本或草本生物量、主要由non-fermentable木质纤维素的化合物(gydF4y2BaHoltzapple et al ., 2021gydF4y2Ba)。相反,布鲁尔花了谷物(BSG)是一种很有前途的原料选择,与世界产量在2021年估计为3640万吨(gydF4y2BaZeko-Pivačet al ., 2022gydF4y2Ba)。它包含至少50%(干重)的木质纤维素和含有蛋白质、可溶性碳水化合物,和残余淀粉可发酵的分子(gydF4y2BaMussatto et al ., 2006gydF4y2Ba;gydF4y2BaMussatto 2014gydF4y2Ba;gydF4y2Ba巴赫曼et al ., 2022gydF4y2Ba;gydF4y2Ba米兰达et al ., 2022gydF4y2Ba)。BSG的使用作为一个有机原料生产羧化物可以从一个工业生物过程角度的极大兴趣。为了增加的生产从BSG MCC在一个集成的生物过程,可发酵的分数可以直接用于methane-arrested厌氧消化过程产生代谢中间体(鳞状细胞癌、醇、乳酸、HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba、有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba),而未发酵的木质纤维素的分数将会恢复的最后发酵和稳定价格,例如,通过气化生产合成气(主要是有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba、公司和HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba)和水煤气转移合成气(COgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba)(gydF4y2BaBaleeiro et al ., 2019gydF4y2Ba;gydF4y2Ba朱利亚诺et al ., 2020gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

促进CE,有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba、公司和HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba气体会被用作第二碳源和电子给体通过Wood-Ljungdahl途径催化产乙酸菌(gydF4y2BaBengelsdorf et al ., 2018gydF4y2Ba)。这个途径,也叫做还原乙酰辅酶a通路,将这些气体转化为乙酰辅酶a,可以转换成不同的产品,如醋酸或乙醇。乙酸和乙醇、乙酰辅酶a是一个关键代谢物CE的过程。gydF4y2BaBaleeiro et al。(2019)gydF4y2Ba,gydF4y2BaBaleeiro et al。(2021)gydF4y2Ba,gydF4y2BaBaleeiro et al。(2022)gydF4y2Ba假设和合成气发酵相结合促进MCC生产生物质发酵。一些研究表明,HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba积极影响MCC生产(gydF4y2BaSteinbusch et al ., 2011gydF4y2Ba;gydF4y2BaNzeteu et al ., 2018gydF4y2Ba)。然而,只有少数的研究集中在有机基质的组合的影响,HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba、有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba由微生物群落碳链羧酸盐生产催化(gydF4y2Ba亚斯兰et al ., 2012gydF4y2Ba;gydF4y2BaZhang et al ., 2013gydF4y2Ba;gydF4y2BaDarvekar et al ., 2019gydF4y2Ba;gydF4y2BaGonzalez-Tenorio et al ., 2020gydF4y2Ba;gydF4y2BaBaleeiro et al ., 2021gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

本研究的目的是我)来确定发酵的概要文件和转换收益可以从BSG获得复杂的有机原料,(二)比较滴度,发酵产品的利率,收益率当BSG补充外源性HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba单独或结合使用,二次,无机电子和碳源,iii)调查的作用gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba分压对监控化学品生产和iv)更好地了解MCC的生产机制,当有机和无机(HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba)原料提供给微生物生态系统。gydF4y2Ba

2材料和方法gydF4y2Ba

2.1基板gydF4y2Ba

BSG作为微生物发酵的有机基质。这是由Gembloux Bertinchamps工艺啤酒厂,比利时。BSG收到新鲜啤酒的日子,直接分为1公斤的袋子,并存储在冰箱前20°C−用于发酵。湿BSG的一小部分直接干在50°C进行进一步的化学成分分析。gydF4y2Ba

最初干BSG的化学成分进行了分析。多糖被范所以量化方法(gydF4y2BaGodin et al ., 2011gydF4y2Ba),添加耐热的阿尔法淀粉酶降解淀粉。玉米胚芽蛋白酶解物被液相色谱使用量化描述的方法gydF4y2BaGodin et al。(2011)gydF4y2Ba利用示差折光检测器。木质素是量化的内容Van所以重量法中描述gydF4y2BaGodin et al。(2016)gydF4y2Ba。蛋白质含量是由杜马法使用6.25 ggydF4y2Ba_{蛋白质gydF4y2Ba}ggydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}_NgydF4y2Ba随着氮转换因子的蛋白质。无机化合物的内容确定重量分析地有机物质氧化后马弗炉设定在550°C到恒定的质量。首次提出了BSG的构成gydF4y2Ba表1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

2.2接种体gydF4y2Ba

Return-activated市政污水处理厂的污泥样品Mont-Saint-Guibert,比利时,被用作主要为发酵培养液。处理工厂结合增强生物除磷和no3却过程。污泥在使用前没有收到任何预处理或浓度。分析了污泥的平均属性一式三份:总固体(TS)新鲜的物质(FM)为0.0092±0.0002 ggydF4y2Ba_TSgydF4y2BaggydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}_{调频gydF4y2Ba}、挥发性固体(VS)为0.467±0.003 ggydF4y2Ba_VSgydF4y2BaggydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}_TSgydF4y2Ba,化学需氧量(COD)为7.87±0.49 ggydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}公斤gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}_{调频gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

2.3试剂gydF4y2Ba

矿物介质被补充到肉汤(从三个集中库存解决方案。b。,c.) containing a. NH_4gydF4y2BaHgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba阿宝gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba;b。MgClgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba.6HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaO, MgSOgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba.7HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaO, CaClgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba.2HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaO,氯化钾;H和c。gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba薄gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba,FeClgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba.4HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaO, ZnSOgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba,MnClgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba,CoClgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba,CuClgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba,NiClgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba,NagydF4y2Ba_2gydF4y2BaMoOgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba,NagydF4y2Ba_2gydF4y2BaSegydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

在生物反应器NH最终浓度gydF4y2Ba_4gydF4y2BaHgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba阿宝gydF4y2Ba_4gydF4y2BaL = 3.6克gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba},MgClgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba.6HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaO = 0.6 g LgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba},MgSOgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba.7HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaO = 0.2 g LgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba},CaClgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba.2HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaO = 0.2 g LgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba},氯化钾= 0.15 g LgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}HgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba薄gydF4y2Ba_3gydF4y2BaL = 3毫克gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba},FeClgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba.4HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaL O = 15毫克gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba},ZnSOgydF4y2Ba_4gydF4y2BaL = 1毫克gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba},MnClgydF4y2Ba_2gydF4y2BaL = 0.3毫克gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba},CoClgydF4y2Ba_2gydF4y2BaL = 2毫克gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba},CuClgydF4y2Ba_2gydF4y2BaL = 0.1毫克gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba},NiClgydF4y2Ba_2gydF4y2BaL = 0.2毫克gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba},NagydF4y2Ba_2gydF4y2BaMoOgydF4y2Ba_4gydF4y2BaL = 0.3毫克gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}和钠gydF4y2Ba_2gydF4y2BaSegydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_3gydF4y2BaL = 0.1毫克gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

解决方案2 M KOH和1 M HgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba阿宝gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba被用来调整pH值。gydF4y2Ba

2.4生物反应器制备和监控gydF4y2Ba

发酵是在2 l斯科特·杜兰gydF4y2Ba^®gydF4y2BaGL45玻璃瓶作为生物反应器,混合酒工作容积为0.22 L (gydF4y2Ba图1gydF4y2Ba)。GL45帽是不锈钢做的帽子two-tube喷嘴。帽子压在一个橡胶密封胶圈的GL45 PBT螺旋盖子孔径。每个帽子的管是连接到一个灵活的PVC管外的瓶子。第一管与三方鲁尔接口锁阀密封气体取样或补充和第二管液体取样或补充的莫尔弹簧夹。内管的一部分致力于液体取样与PVC管密封足够长的时间达到混合酒(ML) (gydF4y2Ba图1gydF4y2Ba)。生物反应器是重空的,装满了水,和允许的值之间的差异确定具体的每个生物反应器的顶部空间体积。gydF4y2Ba

87克的毫升含有BSG浓度gydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}lgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}_{毫升gydF4y2Ba}在最初的总体积为0.22 l .这是通过添加54 ggydF4y2Ba_{FM_BSGgydF4y2Ba}20毫升的培养液(7.9 ggydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}lgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}),11毫升矿产股票的解决方案,和153毫升的水到每个生物反应器。最初的ML pH值为5.28±0.12。是调整pH值7.07±0.03通过添加3毫升的2 M KOH之前每个生物反应器的开始发酵。pH值与酸碱计(检查WTW pH电极SenTixgydF4y2Ba^®gydF4y2Ba41岁的WTW多行P4万用表)。每个供应(排开航海家NVT6201)与称重并记录每次的生物反应器。总共10毫升的混合酒是用聚丙烯50毫升注射器(美国BD Plastipack)分析毫升初始成分。生物反应器被密封和冲洗5分钟4 L mingydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}与适当的气体流量根据测试条件(gydF4y2Ba表2gydF4y2Ba)。然后,20毫升气体采集标本分析开始顶部空间剩余气体组分,以确保没有一丝OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba。气体压力测量手压力表(唯一5000压力计,通用电气、美国)和调整气体的期望值与所需的气体(gydF4y2Ba表2gydF4y2Ba)。生物反应器是在黑暗中孵化,在一个恒温的房间里在一个轨道35°C瓶在120 rpm 21天(Kühn瓶Lab-Shaker)。gydF4y2Ba

生物反应器监测程序执行每测量一天见gydF4y2Ba补充图S8gydF4y2Ba。恒温器的房间,对于每一个生物反应器,最初的生物反应器质量记录,初始压力测量,一个初始气体样本进行了分析,和液体样本收集50毫升注射器(BD Plastipack)。采样和供应的液体和气体发生没有外部空气进入或从顶部空间释放气体,由于三方鲁尔接口锁和莫尔弹簧夹设备(gydF4y2Ba图1gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

包含毫升注射器是重来确定毫升样品的质量分的皮重。剩下的ML生物反应器是按重量计算的差别。2毫升采样毫升被转移到一个玻璃管pH值测量和滴定法。根据滴定和其余的生物反应器毫升量,适当体积的2 M KOH或1 M HgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba阿宝gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba被添加到每个回注注射器生物反应器pH值调整到7.0(见下一段)。其余毫升离心(热科学贺利氏Megafuge 40离心机),和液体和固体阶段分离,体重分别在15毫升猎鹰gydF4y2Ba^®gydF4y2Ba管。收集足够数量的液体分数进行可溶性化学需氧量(COD)的测量和提取有机溶性代谢物。固体分数,剩下的液体分数被储存在−20°C。gydF4y2Ba

回注的内容注射器被引入合适的生物反应器对pH值调整。根据条件(gydF4y2Ba表2gydF4y2Ba),一个刷新的顶部空间或简单的补充适当的气体达到20以上mbar操作所需的压力。最后收集气体样品来确定最终的气体成分和检查没有啊gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在顶部空间。然后,由此产生的压力测量。成分的变化和压力监测两天之间允许计算天然气消费/生产通过理想气体定律。生物反应器监测常规敲定最终的质量测量的每个生物反应器来确定其余毫升生物反应器的质量。gydF4y2Ba

在21天的发酵结束时,其余毫升与空的生物反应器的质量受到了不同的影响。毫升离心后,上清液和颗粒分数重和总固体量分析,挥发性固体,灰分、可溶性COD含量、代谢物成分,和总COD(鳕鱼gydF4y2Ba_tgydF4y2Ba)的固体部分。gydF4y2Ba

最后毫升卷21天的均值为198±19毫升。生物反应器之间的差异是由于不同的抽样和中和解卷和补充道。因此,代谢物大规模生产标准化了的实际体积毫升,表示为公斤gydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}归一化的初始体积混合酒(公斤gydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}米gydF4y2Ba^{−3gydF4y2Ba}_{毫升gydF4y2Ba})。gydF4y2Ba

2.5分析方法gydF4y2Ba

总固体(TS)、挥发性固体(VS),灰分,鳕鱼gydF4y2Ba_tgydF4y2Ba根据标准方法测定(APHA, 1998)。可溶性COD测量使用鳕鱼单元测试方法(SpectroquantgydF4y2Ba^®gydF4y2Ba包1.14555.0001、Spectroquant发逻300年,默克公司,德国)根据供应商的指令。gydF4y2Ba

顶部空间气体成分分析了气相色谱法(CompactGCgydF4y2Ba^3.0gydF4y2Ba全球分析器的解决方案),热导检测器(GC-TCD)。这种气体分析仪校准量化H的比例gydF4y2Ba_2gydF4y2BaNgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba阿,gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba、有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba,CHgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba,和HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaO在示例。色谱结合两个渠道。前面的通道是配备一个Rt-QBond列(10 m×0.32毫米),分开公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba从其他气体。回发通道包括两列系列:一个类似于前面的通道(法国Restek Rt-QBond 2米×0.32毫米),保留公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba,其次是Molsieve 5列(7 m×0.32毫米,Restek,法国),其他气体的分离。两列之间的三通阀允许反冲洗有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba所以它没有进入Molsieve列。等温条件下进行洗脱60°C与氦载气1毫升分钟gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}和压力80 kPa前面通道和在70°C与氩气作为载气1毫升分钟gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}和一个70 kPa回发通道的压力。探测器在90°C和加热丝在170°C。gydF4y2Ba

可溶性代谢物提取从毫升上层清液与液液萃取乙醚为GC分析(gydF4y2Ba安徒生et al ., 2017gydF4y2Ba)。拔牙进行了玻璃螺旋盖Pyrex试管,约1克氯化钠盐析(),1.5毫升蒸馏水,0.5毫升的样品或校准解决方案,0.2毫升的4-methyl戊酸酯(4 mv)作为内部标准(1 g LgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}股票的解决方案)。最后,1毫升的2 M HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba所以gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba,立即紧随其后2毫升的纯乙醚(Sigma-Aldrich),之前添加到每个试管迅速关闭。管被手动大力动摇了1分钟,1分钟的离心3000 rpm达到完美的相分离。离心机后,每个试管收集的有机相微量吸液管和转移到一个玻璃小瓶与聚四氟乙烯/硅胶密封螺帽(VWR,德国)。gydF4y2Ba

乙醚提取分析气相色谱法(GC跟踪,热科学)。使用一个自动取样器样本注入。注射器在分裂模式(1:10;分流12毫升mingydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba})和维持在250°C。NgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba被用来作为载气的恒流1.2毫升最小gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}。分离是由30米,0.25毫米ID、极柱(DB-WAX超惰性GC列,安捷伦)。执行检测使用火焰离子化检测器(FID)在260°C。运行时是43分钟。烤箱温度设定在40°C, 1分钟后增加了10°C分钟gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}20分钟。它保持在240°C 22分钟。Chromeleon 7被用来识别和量化软件。色谱自动集成;每个峰面积归一化峰面积的4 mv内部标准,最后转化为集中使用相应的校正因子。两种股票的解决方案与交替组件浓度被用来确定校准线。这些股票的解决方案是稀释和三个稀释因素(2/3,4,20)和注射获得最后一个校准线包含为每个组件(9分(0;0)包括)。组件检测和量化的乙醇(EtOH),丙醇(PropOH),异丙醇(iPropOH),丁醇(舞),异丁醇(iButOH),醋酸(C2),丙酸(C3)丁酸(C4)、异丁酸盐(iC4);pentanoate (C5) isopentanoate (iC5) hexanoate (C6) heptanoate (C7),辛酸酯(C8) nonanoate (C9),癸酸盐(C10),乙酸苯酯(PhC2),苯丙酸和(PhC3)。gydF4y2Ba

2.6统计gydF4y2Ba

实验开始的三个生物复制的N次方gydF4y2Ba_2gydF4y2BaHgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba1.3条,HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba条件;只有副本可用的有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba1.6条的条件。对HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba条件,一个复制受到甲烷生成的影响,排除在外。结果是基于均值与标准差为副本一式三份和平均偏差。gydF4y2Ba

3的结果gydF4y2Ba

BSG被混合发酵菌剂在NgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在1.3酒吧作为参考条件。在测试条件下,顶部空间是美联储的HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba1.3酒吧,HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba仅在1.3和1.6条,有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba仅在1.3酒吧调查补充无机碳的影响和减少等效源methane-arrested BSG的厌氧消化(gydF4y2Ba表2gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

3.1生物质溶解和发酵动力学gydF4y2Ba

图2gydF4y2Ba提出了确定的可溶性COD和总代谢产物的进化。到第七天,所有条件导致类似的总代谢产物和可溶性COD浓度。后7天,这些浓度的演变受到顶部空间组成(gydF4y2Ba图2 bgydF4y2Ba)。在发酵结束后,可溶性COD和总代谢产物浓度下HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba条件导致的最高浓度41.9±4.3 ggydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}lgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}_{毫升gydF4y2Ba}和34.5±3.8克gydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}lgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}_{毫升gydF4y2Ba}分别为(gydF4y2Ba图2gydF4y2Ba)。的有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba条件导致可溶性COD浓度和总代谢产物浓度最低。两个小时gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba条件达成类似的可溶性COD浓度的范围31 ggydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}lgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}_{毫升gydF4y2Ba}和类似总代谢物浓度的范围22 ggydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}lgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}_{毫升gydF4y2Ba}。NgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba参考条件达到了可溶性COD浓度为29.1±1.0克gydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}lgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}_{毫升gydF4y2Ba}和总代谢产物浓度21.6±0.1 ggydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}lgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}_{毫升gydF4y2Ba}(gydF4y2Ba图2gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

图3gydF4y2Ba比较的进化在发酵过程中残余固体部分的组成的HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和NgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba条件。淀粉和可溶性碳水化合物(包括在多糖的结果)是完全消耗的前9天发酵,以及大多数可发酵的蛋白质和多糖(分别为59%和50%)。9天之后,蛋白质消耗慢得多的条件。进一步的多糖降解仅限于只有约17%的初始内容。明显的木质素含量在发酵过程中在两个条件下增加。木质素的过高的比例后第0天可能是因为分析不准确造成有限的样本大小和humic-like物质的贡献由微生物消化表现得像木质素的分析方法。最后的固体残渣中含有37% - -45%的最初的蛋白质含量和29% - -33%的初始多糖内容(gydF4y2Ba图3gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

3.2气体和可溶性代谢物生产和消费gydF4y2Ba

3.2.1背景下发酵BSG的NgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba参考条件gydF4y2Ba

BSG开始快速的引起酸化的发酵和大型pH值下降头两天期间,伴随着HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba生产(gydF4y2Ba图4 a, BgydF4y2Ba;gydF4y2Ba补充图S1AgydF4y2Ba)。引起酸化的HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba从9天2天,然后消耗与引起酸化的公司吗gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba没有显示净消费在整个发酵(gydF4y2Ba图4 a, BgydF4y2Ba)。醇类(主要是乙醇浓度达到最大2.2±0.2 ggydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}lgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}_{毫升gydF4y2Ba})和鳞状细胞癌(主要是醋酸)生产从第0天到第四天(gydF4y2Ba图4 c, DgydF4y2Ba;gydF4y2Ba补充图S2gydF4y2Ba)。从第四天到第七天,期间产生的乙醇acidogenesis急剧消耗,同时生产MCC (C6的总和,C7、C8 C9,和C10) (gydF4y2Ba图4 cgydF4y2Ba;gydF4y2Ba图5 bgydF4y2Ba)。MCC只有在这段时间生产,达到生产3.0±0.1公斤gydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}米gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba³gydF4y2Ba_{毫升gydF4y2Ba}(gydF4y2Ba图4 cgydF4y2Ba)。Hexanoate和heptanoate是主要的MCC达到1.7和1.2公斤的生产gydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}米gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba³gydF4y2Ba_{毫升gydF4y2Ba}分别为(gydF4y2Ba图5 bgydF4y2Ba)。第七天发酵结束后,只有少量的醋酸生产,伴随着轻微的酸化混合酒(gydF4y2Ba图5一个gydF4y2Ba;gydF4y2Ba补充图S1gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

发酵结束时,总N下BSG发酵产生的代谢物gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba达到了21.6公斤的生产gydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}米gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba³gydF4y2Ba_{毫升gydF4y2Ba}从最初的87 g的浓度gydF4y2Ba_{COD_BSGgydF4y2Ba}lgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}_{毫升gydF4y2Ba}和0.7克gydF4y2Ba_{COD_InoculumgydF4y2Ba}lgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}_{毫升gydF4y2Ba},导致代谢物/基质转换收益率为24.6±0.9%gydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}(gydF4y2Ba图6gydF4y2Ba;gydF4y2Ba补充图S3gydF4y2Ba)。NgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba参考条件导致了MCC的生产3.0±0.1公斤gydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}米gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba³gydF4y2Ba_{毫升gydF4y2Ba}(gydF4y2Ba图4 cgydF4y2Ba)。世纪挑战帐户集团代表只有14.1±1.1%gydF4y2Ba_{COD_metabolitesgydF4y2Ba},而SCC代表84.7±1.4%gydF4y2Ba_{COD_metabolitesgydF4y2Ba},主要是乙酸和丙酸(gydF4y2Ba图6gydF4y2Ba;gydF4y2Ba补充图S4gydF4y2Ba)。最后总COD恢复的最后发酵代表超过88%的总COD添加到生物反应器(gydF4y2Ba补充图S3gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

3.2.2发酵的BSG补充与HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba、有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和H的混合物gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba

所有发酵开始以相同的概要文件为参考条件下NgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba(3.2.1节),无论气体的性质和压力在顶部空间提供。总的趋势是一个快速和大的pH值下降,伴随着生产的HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba、有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba、乙醇和鳞状细胞癌在第一个四天的发酵(gydF4y2Ba图4 a, B, DgydF4y2Ba,gydF4y2Ba补充数据S1A, S2gydF4y2Ba)。这时,一个净食用乙醇和HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba发生与生产MCC,直到第七天(gydF4y2Ba图4 c, DgydF4y2Ba)。后7天,发酵配置文件不同的进化取决于顶部空间气体性质和压力。gydF4y2Ba

3.2.2.1有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba补充在BSG发酵gydF4y2Ba

当只有有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba提供,可溶性COD浓度、总代谢物,SCC和MCC的生产,生产引起酸化的HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba发酵期间,最大的乙醇浓度低于参考条件下NgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba气氛(gydF4y2Ba图2 a, BgydF4y2Ba,gydF4y2Ba图4模拟gydF4y2Ba;gydF4y2Ba补充图S2gydF4y2Ba)。总己酸酯类代谢物和、heptanoate和辛酸酯生产的最低测试条件(gydF4y2Ba图2 bgydF4y2Ba,gydF4y2Ba5 dgydF4y2Ba)。世纪挑战帐户集团生产停止后第七天,当引起酸化的HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba不再消耗,和乙醇浓度下降低于0.06 ggydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}lgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}_{毫升gydF4y2Ba},类似于NgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba参考条件(gydF4y2Ba图4 c, DgydF4y2Ba)。后第七天,仅稍有增加C2和C3生产发生(gydF4y2Ba图5 dgydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

的有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在生物反应器顶部空间导致鳕鱼转换收益减少18.9%gydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}和一个MCC比例的9.5%gydF4y2Ba_{COD_metabolitesgydF4y2Ba},24.3%的gydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}和13.9%gydF4y2Ba_{COD_metabolitesgydF4y2Ba}对于NgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba参考条件(gydF4y2Ba图6gydF4y2Ba)。最后总COD恢复的最后发酵代表超过83.5%的总COD添加到生物反应器(gydF4y2Ba补充图S3gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

3.2.2.2 HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba补充的BSG发酵gydF4y2Ba

当HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在生物反应器顶部空间,提供消费引起酸化的公司吗gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba过程中产生生物质acidogenesis发生从第四天到11天(gydF4y2Ba图4一gydF4y2Ba)。HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba消费完全停止时不再引起酸化的有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在生物反应器的顶部空间1.3酒吧HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba。HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba消费率变化显著的生物反应器在1.6条HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba(gydF4y2Ba图4 a, BgydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

与参考和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba条件,MCC生产从2天11 H的条件gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba的气氛。净消费C2发生从第二天到第四天没有显著增加乙醇生产相比,但较早开始在MCC生产参考条件(gydF4y2Ba图5 cgydF4y2Ba)。从7天11天,MCC明显(主要是C6、C7) (gydF4y2Ba图5 cgydF4y2Ba)。世纪挑战集团生产停止了11天,与此同时引起酸化的疲惫的有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba当乙醇浓度下降低于0.2克gydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}lgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}_{毫升gydF4y2Ba}(gydF4y2Ba图4 a - cgydF4y2Ba)。11天之后,在年底前发酵,C2和C4略对HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba条件(gydF4y2Ba图5 cgydF4y2Ba;gydF4y2Ba补充图S5gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

H的补充gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba导致了MCC的生产5.5±0.2公斤gydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}米gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba³gydF4y2Ba_{毫升gydF4y2Ba}和5.6±0.3公斤gydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}米gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba³gydF4y2Ba_{毫升gydF4y2Ba}分别为1.3和1.6条的条件(gydF4y2Ba图4 cgydF4y2Ba)。N相比gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba参考条件,H的补充gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba两种疾病的监控化学品生产增加了83%。世纪挑战帐户集团比例增加到23.9%gydF4y2Ba_{COD_metabolitesgydF4y2Ba}和25.8%gydF4y2Ba_{COD_metabolitesgydF4y2Ba}分别为1.3和1.6条的条件相比,14.1%gydF4y2Ba_{COD_metabolitesgydF4y2Ba}为参比条件下NgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba(gydF4y2Ba图6gydF4y2Ba)。鳞状细胞癌的比例下降到73.1%gydF4y2Ba_{COD_metabolitesgydF4y2Ba}和70.6%gydF4y2Ba_{COD_metabolitesgydF4y2Ba}分别为1.3和1.6条的条件相比,84.7%gydF4y2Ba_{COD_metabolitesgydF4y2Ba}N为参考gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba条件(gydF4y2Ba图6gydF4y2Ba)。总COD恢复的最后发酵代表超过96.2%和90.7%的总鳕鱼添加到生物反应器(鳕鱼添加HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba包括)1.3和1.6条的条件下,分别为(gydF4y2Ba补充图S3gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

3.2.2.3 HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2BaBSG发酵混合物补充gydF4y2Ba

这种情况也引起酸化的HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba初发酵到2天至7天,分别是(gydF4y2Ba图4 a, BgydF4y2Ba)。所有引起酸化的HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在接下来的日子里很快被消耗。HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba被不断消耗,直到最后发酵。gydF4y2Ba

三个生物复制行为不同。因为检测到甲烷生成在一个复制(生物反应器3,gydF4y2Ba图7gydF4y2Ba),后者是排除在本系列和只考虑负控制在4.3节讨论。推迟天然气消耗量的发病和MCC生产(gydF4y2Ba图7gydF4y2Ba)两个生物反应器解释了较大的标准差gydF4y2Ba图4gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

MCC生产两个伸长阶段,第一个从第二天到第七天和第二个从11天的发酵(gydF4y2Ba图4 cgydF4y2Ba)。第一阶段是随乙醇消费和停止时,乙醇浓度下降到0.2克gydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}lgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}_{毫升gydF4y2Ba}在7天(2毫米)。这个动态概要文件类似于NgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba参考条件和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba条件(gydF4y2Ba图4 dgydF4y2Ba)。MCC生产发酵后7天达到中级水平之间的世纪挑战集团生产纯H下观察gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba大气和纯有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba大气,分别为(gydF4y2Ba图4 cgydF4y2Ba)。从7天11天,MCC生产停止,与SCC生产表现出最高的所有测试条件(生产gydF4y2Ba图4 cgydF4y2Ba;gydF4y2Ba补充图S2gydF4y2Ba)。第二个伸长阶段开始在11天,而乙醇浓度仍低于0.08克gydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}lgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}_{毫升gydF4y2Ba}(0.8毫米)和HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba消费(gydF4y2Ba图4模拟gydF4y2Ba)。从11到16天,同时在C2和C3与C4消费,C5、C6, C7生产可以观察到。从16至21天,C2, C3, C4、C5和消耗,而C6, C7、C8生产。C6的最终产品,C7、C8达到7.9±0.5公斤gydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}米gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba_{毫升gydF4y2Ba},3.1±0.5公斤gydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}米gydF4y2Ba^{−3gydF4y2Ba}_{毫升gydF4y2Ba}和0.466±0.006公斤gydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}米gydF4y2Ba^{−3gydF4y2Ba}_{毫升gydF4y2Ba}分别(对应3.6±0.2 g LgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}_{毫升gydF4y2Ba},1.3±0.2 g LgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}_{毫升gydF4y2Ba}和0.191±0.002 g LgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}_{毫升gydF4y2Ba}分别)(gydF4y2Ba补充图S4gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

H的补充gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba导致了MCC的生产11.6±0.3公斤gydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}米gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba³gydF4y2Ba_{毫升gydF4y2Ba}(gydF4y2Ba图4 cgydF4y2Ba)。参考条件相比,H的补充gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba世纪挑战集团生产增加了285%。添加HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在生物反应器顶部空间使衬底代谢物鳕鱼转换收益率为29.6%gydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba},24.3%的gydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}为参比条件下NgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba(gydF4y2Ba图6gydF4y2Ba)。世纪挑战帐户集团比例增加到38.5%gydF4y2Ba_{COD_metabolitesgydF4y2Ba}比例为14.1%gydF4y2Ba_{COD_metabolitesgydF4y2Ba}为参比条件下NgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba(gydF4y2Ba图6gydF4y2Ba)。鳞状细胞癌的比例下降到59.1%gydF4y2Ba_{COD_metabolitesgydF4y2Ba}比例为84.7%gydF4y2Ba_{COD_metabolitesgydF4y2Ba}为参比条件下NgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba(gydF4y2Ba图6gydF4y2Ba)。总COD恢复的最后发酵代表超过94.7%gydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}总COD的添加到生物反应器(鳕鱼的HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba包括)(gydF4y2Ba补充图S3gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

3.3 HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba& COgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba条件,第二个伸长阶段:摩尔消费比率gydF4y2Ba

图7gydF4y2Ba表明,HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba不断消耗了三个复制在第二个阶段,但在不同的比例。MCC连续生产两个生物反应器(1和2)在第二次伸长阶段,而第三个生物反应器(3)开始甲烷生成没有任何生产MCC (gydF4y2Ba图7gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

图7 bgydF4y2Ba介绍了电子和碳平衡的HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba(HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba= 2 HgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba+ 2 egydF4y2Ba^−gydF4y2Ba)和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在第二阶段(天乳)。羧化物产生或消耗了相当于HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba(eq_HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和eq_COgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba),计算以下情商。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba图7 bgydF4y2Ba表明,电子和碳平衡几乎是每个生物反应器关闭。gydF4y2Ba

生物反应器1和2主要生产MCC (C6、C7、C8),大大消耗了C2和C3,而生物反应器3已消耗近两次HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba生物反应器1和2的产生主要是甲烷没有任何消费的鳞状细胞癌(gydF4y2Ba图7 bgydF4y2Ba):gydF4y2Ba

HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba/公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba外源气体混合物的摩尔比率补充生物反应器是77/23 (%gydF4y2Ba_{摩尔gydF4y2Ba}),代表补充3.35摩尔gydF4y2Ba_H2gydF4y2Ba摩尔gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}_{二氧化碳gydF4y2Ba}。外生的净消费HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba补充三个生物反应器和HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba/公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba摩尔消费比率进行了总结gydF4y2Ba表3gydF4y2Ba。生物反应器1和2有消费摩尔比率接近3,而生物反应器3摩尔比率非常类似于3.35摩尔gydF4y2Ba_H2gydF4y2Ba摩尔gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}_{二氧化碳gydF4y2Ba}在最初提供的气体。gydF4y2Ba

4讨论gydF4y2Ba

4.1 BSG引起酸化的概要文件,直到一天11gydF4y2Ba

以下4.4.1大部分BSG可发酵的分数在11天内消化gydF4y2Ba

在第一次9天的BSG发酵,微生物有可溶性淀粉和部分改变,可发酵蛋白质、可溶性糖、和50%的最初呈现结构性多糖为已知代谢物(gydF4y2Ba图3gydF4y2Ba)。N下gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba参考条件,11天,总确定代谢物浓度已经达到86%±1%的最终总代谢产物发酵后21天(gydF4y2Ba图2 bgydF4y2Ba)。11天之后,其余部分确定代谢物(只有C2和C3)继续积累但速度慢得多(gydF4y2Ba图5 bgydF4y2Ba)。11天之后,总代谢产物的分离和可溶性COD表明non-identified可溶性COD增加的一部分,这可能归因于进一步溶解BSG组件没有或几乎没有可发酵而不是转换在我们覆盖的主流代谢物分析监控(gydF4y2Ba图2 a, BgydF4y2Ba)。引起酸化的公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在发酵过程中产生不消耗,产生引起酸化的HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba已经消耗了11天(gydF4y2Ba图4 a, BgydF4y2Ba)。这些结果表明,BSG几乎耗尽的前11天内有机基质发酵和大多数BSG可发酵分数转换成已知代谢物。gydF4y2Ba

剩余固体物质和可溶性COD浓度以类似的方式进化为HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba& COgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和参考NgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba条件(gydF4y2Ba图2一个gydF4y2Ba,gydF4y2Ba3gydF4y2Ba)。这些结果表明,BSG溶解微生物是独立的天然气供应。这并不同意gydF4y2Ba亚斯兰et al . (2012)gydF4y2Ba,他观察到土豆的水解程度减少废弃物发酵1周后H的混合物gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba(1:1%gydF4y2Ba_{摩尔gydF4y2Ba})取代了NgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在顶部空间。gydF4y2Ba

然而,显著增加60%的高总代谢物在21天观察当HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba提供比NgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba参考条件(gydF4y2Ba图2 bgydF4y2Ba)。确定代谢物发生本质上的增加又一天9,可以归因于HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba转化为可溶性代谢物(见4.2节)。gydF4y2Ba

从BSG作为一个独特的原料,经过9天的发酵获得的代谢物生产类似于那些获得的gydF4y2Ba梁和Wan (2015)gydF4y2Ba,他最终获得了大约90%的总代谢产物在10天内pH值7。gydF4y2BaPerimenis et al。(2018)gydF4y2Ba获得90%的最大挥发性脂肪酸的浓度在15天。gydF4y2Ba

4.1.2 BSG提要第一链伸长阶段(2 - 11)通过引起酸化的乙醇和HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba消费gydF4y2Ba

在所有的测试条件下,MCC生产开始慢慢从第二天到第四天,主要生产发生在4和7天(gydF4y2Ba图4 cgydF4y2Ba)。在第一次伸长阶段,世纪挑战帐户集团生产相伴与乙醇和HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba消费。它停止当乙醇浓度下降低于0.2克gydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}lgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}_{毫升gydF4y2Ba}(2毫米),当产生引起酸化的HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba消费(gydF4y2Ba图4罪犯gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

N下gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba参考条件,明显吃鳕鱼gydF4y2Ba_{乙醇gydF4y2Ba}相当于总数的68%鳕鱼gydF4y2Ba_{世纪挑战集团gydF4y2Ba}生产。引起酸化的HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba消费占总COD的19%gydF4y2Ba_{世纪挑战集团gydF4y2Ba}生产。乙醇和HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba对应于产生鳕鱼总数的87%gydF4y2Ba_{世纪挑战集团gydF4y2Ba}。一些引起酸化的乙醇和生产的HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba可能是直接转换为MCC,因此没有监控,这可能会进一步增加这些鳕鱼比率。最有可能,其余non-identified鳕鱼总数的13%gydF4y2Ba_{世纪挑战集团gydF4y2Ba}可能与细长的鳞状细胞癌。这是符合动力学和热力学的研究gydF4y2BaGonzalez-Cabaleiro et al。(2013)gydF4y2Ba,证明生产的可行性C6 (MCC)通过减少醋酸或丁酸与乙醇也只基于乙醇。的某些部分消耗HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba鳕鱼可以导致鳞状细胞癌的生产产乙酸菌(gydF4y2BaBengelsdorf et al ., 2018gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

乳酸也可以产生的早期BSG acidogenesis阶段,用作乙酰辅酶a和减少辅因子前体生成通过lactate-based RBO MCC (gydF4y2Ba朱et al ., 2015gydF4y2Ba;gydF4y2Ba刘et al ., 2020gydF4y2Ba)。lactate-based RBO生成1摩尔的有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba每摩尔的丙酮酸脱羧乙酰辅酶a (gydF4y2BaCavalcante et al ., 2017gydF4y2Ba)。对于NgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba参考条件,gydF4y2Ba图4 a, CgydF4y2Ba显示有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba生产停止后第四天与轻微MCC的生产达到0.3公斤gydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}米gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba³gydF4y2Ba_{毫升gydF4y2Ba}。MCC生产这轻微的增加可能是由于lactate-based无关。MCC的生产乳酸可以发生在前4天发酵,但似乎没有一个占主导地位的世纪挑战集团生产的路线。这些假设是一致的观察到的有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba进化。然而,他们绝对不能证明是有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba同时可以参与若干生物和物理化学过程。此外,这种轻微的增加也可能导致乙醇作为动力的开始RBO乙醇浓度达到最大4天,之后开始明显的消耗。gydF4y2Ba

这些结果表明,乙醇产生的BSG acidogenesis是主要的电子供体和碳源第一链伸长阶段。引起酸化的HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba也可能扮演一个角色在MCC的生产。这些结果还表明,乙醇浓度和HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba分压可以监控化学品生产的限制因素。gydF4y2Ba

4.1.3供应有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba影响这个过程gydF4y2Ba

4.1.3.1供应有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba单独抑制整个发酵和乙醇作为动力CE通路gydF4y2Ba

当只有有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba体内提供文化肉汤,总代谢物,包括了MCC,是最低的测试条件(gydF4y2Ba图2 bgydF4y2Ba,gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)。较强的酸化中观察到的有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba条件(gydF4y2Ba补充图S1gydF4y2Ba)比其他条件可能导致BSG的缓冲容量不足和矿物中抵抗引起酸化的发酵和有限的溶解gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba。尽管酸化的第一步持续了不到16 h,选择更多的耐酸微生物发酵初可能发生。这个选择可以解释代谢物产量越低。此外,缺乏一个还原气氛可以解释穷人MCC生产。gydF4y2Ba

相比其他non-reductive条件下NgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba气氛,最大的乙醇浓度达到有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba条件是低两倍(gydF4y2Ba图4 dgydF4y2Ba)。过量的乙醇氧化可能是促进在这些酸性和non-reductive条件较低的HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba分压(gydF4y2BaRoghair et al ., 2018gydF4y2Ba)。Ethanol-oxidizing微生物氧化醋酸乙醇,乙醇作为动力RBO途径降低乙醇的可用性。这可以解释低MCC在这种条件下生产。gydF4y2Ba

不同公司的影响gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba复杂的有机原料发酵期间补充文献中报道。目前的研究表明,有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba补充抑制整个BSG发酵,不选择任何特定代谢产物的生产。然而,gydF4y2Ba亚斯兰et al . (2012)gydF4y2Ba和gydF4y2Ba亚斯兰et al . (2013)gydF4y2Ba发现有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba使有机废物流发酵n-butyrate的生产。相反,gydF4y2BaDarvekar et al。(2019)gydF4y2Ba报道称,从木质纤维素的基质,有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba补充减少总代谢物生产和羧酸盐生产对MCC生产。gydF4y2Ba

4.1.3.2提供HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba单独促进CE和允许引起酸化的有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba消费gydF4y2Ba

N相比gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba参考条件,供应的HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在MCC BSG发酵允许更快开始生产和最终的数量几乎翻了一番(gydF4y2Ba图4 cgydF4y2Ba)。因此,HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba从生物质原料MCC生产中发挥了重要作用。当提供HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba,HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba消费是伴随引起酸化的有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba消费和MCC生产。伸长时停止引起酸化的有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba筋疲力尽,乙醇浓度达到0.06 ggydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}lgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}_{毫升gydF4y2Ba}(或0.625毫米)(gydF4y2Ba图4模拟gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

一方面,HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba可以通过减少乙酸乙醇进料伸长过程(gydF4y2BaSteinbusch et al ., 2008gydF4y2Ba;gydF4y2BaGonzalez-Cabaleiro et al ., 2013gydF4y2Ba;gydF4y2BaSpirito et al ., 2014gydF4y2Ba)。N相比gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba控制条件下,乙酸的净消费发生在HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba提供,但没有发现在此期间乙醇浓度的增加(gydF4y2Ba图4 dgydF4y2Ba,gydF4y2Ba图5 b, CgydF4y2Ba)。世纪挑战帐户集团生产开始前NgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba参考条件,这种潜在的HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba——和acetate-based乙醇可以直接转化为MCC,导致没有可检测乙醇产量的增加。这可能部分解释了MCC的增加生产,但不能解释的消耗引起酸化的有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

另一方面,世纪挑战帐户集团生产同时引起酸化的有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba消费(gydF4y2Ba图4 a - cgydF4y2Ba)。这表明,引起酸化的有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba可以通过homoacetogenesis可能与世纪挑战帐户集团生产和由此产生的醋酸和/或乙酰辅酶a生产(4.3节)。gydF4y2Ba

获得的结果为HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba条件(HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba分压的1.3和1.6 bar)的引起酸化的相似和伸长阶段。比较的结果gydF4y2BaSteinbusch et al。(2008)gydF4y2Ba获得在pH值为5.0,在本研究pH值7.0,唯一增加HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba从1.3到1.6分压杆不增加羧化物的减少相应的醇类,也不允许一个更好的监控化学品生产(gydF4y2Ba图4 cgydF4y2Ba,gydF4y2Ba6gydF4y2Ba;gydF4y2Ba补充图S4gydF4y2Ba)。换句话说,在pH值为7.0,单增加HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba分压不刺激微生物减少乙酸乙醇或其直接同化产生细长羧化物。然而,对于HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba条件下,HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba不再消费停止与MCC生产时有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba是可用的。因此,有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba可用性的顶部空间可以当H MCC生产的限制因素gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba供应。gydF4y2Ba

4.2 HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba一起喂伸长阶段后第二天11gydF4y2Ba

11天之后,HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba继续使用,以及醋酸,但乙醇浓度保持在浓度低于0.08克gydF4y2Ba_{鳕鱼gydF4y2Ba}lgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}_{毫升gydF4y2Ba}(0.8毫米),而生产的MCC重启(gydF4y2Ba图4模拟gydF4y2Ba,gydF4y2Ba图5一个gydF4y2Ba)。考虑到BSG增溶和发酵主要是筋疲力尽的前9 - 11天内发酵(见上图),乙醇浓度保持在1毫米,MCC的恢复生产后11天将美联储的外生HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba供应。gydF4y2Ba

在这第二个伸长阶段(天乳),如果HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba被认为是唯一的反应物为羧酸盐生产,然后情商。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba可以考虑。此外,它可以假定所有的摩尔羧化物生成或使用在此期间可以表示为HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba摩尔当量和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba摩尔当量,情商的化学计量学。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。这些假设后,电子和碳平衡计算eq_HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和eq_COgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba从生产和消费的羧酸盐。gydF4y2Ba图7 bgydF4y2Ba表明,几乎所有的净消耗HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba、有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和羧化物恢复eq_HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和eq_COgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在生产羧化物复制1和2。平衡不完全关闭,但它可以假定其他微生物活动错误指向的电子等价物HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba从公司和碳gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba对微生物细胞合成和其他未知的有机产物。此外,即使大多数的BSG可发酵的分数是可溶性的,一些残余可溶性部分也可以转化为代谢产物。然而,随着平衡是相当完整的,后来流程只能被认为是次要的。gydF4y2Ba

MCC产量提高285%,HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba提供微生物N相比gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba参考条件与观察是一致的gydF4y2BaDarvekar et al。(2019)gydF4y2Ba,显示的最终浓度C6两个H时高出186%gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba是提供[HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba:有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba比N (1:1)]gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba参考条件。gydF4y2Ba

4.3使用HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba/公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba摩尔比3的签名CE基于HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba、有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba,鳞状细胞癌gydF4y2Ba

表3gydF4y2Ba介绍了HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba/公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba摩尔比率的消耗HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba为每个复制从11天的发酵。反应堆1和2主持第二次伸长阶段(gydF4y2Ba图7gydF4y2Ba与H),gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba/公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba摩尔比分别为3.09和3.05 (gydF4y2Ba表3gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba表4gydF4y2Ba介绍了HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba/公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba摩尔比预期的情商。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。根据情商。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba/公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba消费的摩尔比率取决于碳原子的数量(gydF4y2BangydF4y2Ba)生产羧化物和从未达到的值3。换句话说,电子和碳平衡几乎是关闭,HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba/公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba摩尔比率超过3,羧酸盐生产无法解释化学计量的情商。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

图5一个gydF4y2Ba显示了一个净消费鳞状细胞癌(即。,C2,C3,C4, C5) concomitantly with the production of MCC (C6, C7, and C8), without detectable net consumption of ethanol during the second elongation phase. These SCC are then expected to be part of the reactants in addition to H_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba。如果有同时消费的鳞状细胞癌,HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba、有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba与一个HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba/公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba摩尔比率3在MCC的生产,那么情商。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba可以考虑。gydF4y2Ba

情商。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba不排除HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba情商后首先被转化为乙醇。gydF4y2Ba3gydF4y2Ba乙醇产量从HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba热力学有利(ΔG°=−97.6 kJ摩尔gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}_{乙醇gydF4y2Ba})和HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba/公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba消费3 (Eq的摩尔比率。gydF4y2Ba3gydF4y2Ba)。因此,第二个伸长阶段可以被乙醇作为动力,假设pseudo-steady-state细胞外乙醇的浓度很低,因为它可能会消耗是一样快。乙醇有助于延伸鳞状细胞癌(Eq。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)或直接转换成羧化物(Eq。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba):gydF4y2Ba

所有这些反应都符合Wood-Ljungdahl通路,这消耗HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba生产乙酰辅酶a。乙酰辅酶a可以在乙醇或乙酸酯的前体,可以直接用于acyl-chain伸长RBO通路(gydF4y2BaBengelsdorf et al ., 2018gydF4y2Ba)。HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba还原气氛可以保持足够高的NADH / NADgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba率激活RBO途径,这将生成河畔gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba氧化代数余子式(gydF4y2Ba罗德里格斯et al ., 2006gydF4y2Ba;gydF4y2BaSpirito et al ., 2014gydF4y2Ba)。可以达成积极的ATP平衡考虑到ATP的生成是由于电子传递磷酸化发生电化学梯度(HgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba和钠gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba)穿过细胞质膜与NAD的减少gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba(gydF4y2Ba罗德里格斯et al ., 2006gydF4y2Ba;gydF4y2BaGonzalez-Cabaleiro et al ., 2013gydF4y2Ba;gydF4y2Ba刘et al ., 2016gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

图8gydF4y2Ba总结了热力学可行伸长反应基于HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba。在右边,蓝色的反应描述gydF4y2BangydF4y2Ba碳伸长的最初羧化物。这个途径可以直接使用gydF4y2Ba3 ngydF4y2BaHgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba,gydF4y2BangydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba,gydF4y2Ban / 2gydF4y2Ba羧酸盐的羧酸盐伸长(Eq。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)或乙醇代谢中间物(Eq。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba”)。在左边的gydF4y2Ba图8gydF4y2Ba橙色的反应是只基于HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba作为反应物,没有消费的羧酸盐伸长缩短羧化物,经过乙醇代谢中间物(Eq。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba”)(Eq。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba”)。情商。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba’,情商。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba”,和情商。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba的化学计量的相当于情商。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,情商。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,情商。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba分别为(gydF4y2Ba补充ExcelgydF4y2Ba)。橙色的途径(gydF4y2Ba图9gydF4y2Ba;的函数gydF4y2BangydF4y2Ba)和蓝色通道(gydF4y2Ba图9 bgydF4y2Ba;的函数gydF4y2Ba米gydF4y2Ba,gydF4y2Ban = 2gydF4y2Ba热力学)是有利的。gydF4y2Ba

橙色的反应gydF4y2Ba图8gydF4y2Ba(Eq。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba”或情商的顺序。gydF4y2Ba3gydF4y2Ba+情商。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba”)显示ΔG°越来越有利与提高gydF4y2BangydF4y2Ba化学计量值(gydF4y2Ba图9gydF4y2Ba)。然而,他们不能解释实验测量HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba/公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba消费的摩尔比率3.05和3.09 (gydF4y2Ba表3gydF4y2Ba)。事实上,橙色的反应的化学计量比gydF4y2BangydF4y2Ba端依赖由于H的存在gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在产品方面。这是符合4.3节的第一段。因此,化学计量学观察羧化物生产无法解释的橙色的反应。gydF4y2Ba

蓝色的反应gydF4y2Ba图8gydF4y2Ba描述最初出现的伸长羧酸盐从H细长的羧酸盐gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba作为反应物,(Eq。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba”)或没有(Eq。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)乙醇确定中间。这些反应是化学计量系数符合RBO通路gydF4y2BangydF4y2Ba等于2的倍数。化学计量的,伸长gydF4y2BangydF4y2Ba摩尔的羧化物需求gydF4y2Ba3 ngydF4y2Ba摩尔的HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和gydF4y2BangydF4y2Ba摩尔的有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba并给出了一个常数3 H作为化学计量的价值gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba/公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba率消耗(gydF4y2Ba3 ngydF4y2Ba/gydF4y2BangydF4y2Ba= 3)。这化学计量学与实验测量H是一致的gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba/公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba摩尔比率在这项研究(gydF4y2Ba表3gydF4y2Ba)。这些反应是热力学可行和显示一个常数值ΔG°=−143.9±0.6 kJ摩尔gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}_{羧酸盐gydF4y2Ba}、独立的gydF4y2Ba米gydF4y2Ba在最初的羧酸盐号碳长(gydF4y2Ba图9 bgydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

从热力学角度来看,当比较两个碳原子的羧酸盐伸长HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba,与已经形成的羧酸盐(蓝色通道)或没有羧化物作为前体(橙色通道)、标准摩尔吉布斯自由能的变化消耗HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba(gydF4y2Ba图9 cgydF4y2Ba每摩尔)和消耗有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba(gydF4y2Ba图9 dgydF4y2Ba)表明,蓝色通道热力学更有利。因此,它可以被微生物将首选。,第二个伸长阶段的化学和热力学分析符合链伸长羧化物和第一次出现的基于HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba消费。然而,它不能被澄清这个途径是否通过或不通过乙醇代谢中间物[(Eq。gydF4y2Ba3gydF4y2Ba+情商。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba”)与(Eq。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)]。gydF4y2Ba

这个基于SCC伸长,HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba、有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba也可以解释MCC的增加生产在这项研究中观察到当只有HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba是提供给微生物(4.1.3.2节)。事实上,H的补充gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba允许引起酸化的有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba使用,可以解释生产MCC N相比几乎翻了一番gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba参考条件。随着伸长停止与公司的缺乏gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba,这证实了H的至关重要的作用gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在混合微生物链伸长有或没有补充的有机原料。gydF4y2Ba

更多细节的潜在SCC, HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba简况伸长酶催化途径获得的微生物群落将携带长期循环,体积不变semi-batch美联储反应器发酵与HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba有机原料供应,有或没有。其他挑战需要克服的完全抑制甲烷生成和增加了MCC的浓度,同时保持一个稳定的生产没有抑制微生物由于MCC的毒性。发酵过程中微生物群落动态的分析将提供新的见解MCC生产过程如果不同微生物种群负责检测发酵概要文件。gydF4y2Ba

5的结论gydF4y2Ba

两个伸长阶段时杰出的有机原料,HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba、有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba被喂以微生物。第一阶段似乎主要基于生成的乙醇转换引起酸化的阶段。第二个伸长阶段时发生的有机原料几乎完全消耗。进一步代谢物生产只能导致消费的HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba提供给系统。gydF4y2Ba

基于碳和降低等效平衡热力学计算,一个特定的HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba/公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba摩尔消费3摩尔比gydF4y2Ba_H2gydF4y2Ba/摩尔gydF4y2Ba_{二氧化碳gydF4y2Ba}(实验测量和化学计量的证实),这项研究表明,第二个伸长阶段伸长的结果累积鳞状细胞癌由HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba。据我们所知,这是第一次一个伸长阶段仅基于SCC, HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba、有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba这样就HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba/公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba摩尔消费比率。乙醇可以是一级的中间代谢物合成从HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba,导致积累了SCC的伸长。这个过程也符合一个HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba/公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba摩尔比3。然而,乙醇不能作为唯一的中间反应物的化学计量学ethanol-only伸长不符合观察HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba/公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba摩尔比3。gydF4y2Ba

当各种减少等效和碳源供给微生物,MCC生产资料解释更困难,因为不同的代谢途径同时发生。然而,H的补充gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在有机基质转换允许引起酸化的有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba可以随意的消耗和MCC生产几乎翻了一番。这证实了MCC生产有机原料发酵也依赖于HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba消费。gydF4y2Ba

数据可用性声明gydF4y2Ba

原始数据支持了本文的结论将由作者提供,没有过度的预订。gydF4y2Ba

作者的贡献gydF4y2Ba

概念化和GH、FA和PG:实验方法;GH、TN和FA:发酵实验执行;BG:生物质化学成分实验执行;GH和TN:数据处理;GH和AI:调查和数据分析;“大酒店”:数据可视化和初稿的写作;BS和PG:监督检查草案。所有作者列出了一大笔,直接和知识贡献的工作,批准发布。gydF4y2Ba

资金gydF4y2Ba

eBIO2CHEM这项工作是支持的项目,ENERBIO, RE4BRU,分别由瓦隆地区(DGO3),欧洲和瓦隆地区(菲德尔)和布鲁塞尔首都地区(Innoviris)。gydF4y2Ba

确认gydF4y2Ba

Gembloux Bertinchamps工艺啤酒是感激地承认提供啤酒的谷物。gydF4y2Ba

的利益冲突gydF4y2Ba

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。gydF4y2Ba

出版商的注意gydF4y2Ba

本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或那些出版商编辑和评论员。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。gydF4y2Ba

补充材料gydF4y2Ba

本文的补充材料在网上可以找到:gydF4y2Bahttps://www.雷竞技rebatfrontiersin.org/articles/10.3389/fbioe.2023.1165197/full补充材料gydF4y2Ba

缩写gydF4y2Ba

BSG,布鲁尔花了粮食;CE、链条伸长;鳕鱼、化学需氧量;胃,隆农业研究中心;EtOH、乙醇;调频,新鲜;MCC,碳链羧化物;毫升,混合酒;反向β-oxidation无关;SCA,短链醇; SCC, short-chain carboxylates; TS, total solid; VS, volatile solid; PropOH, propanol; ButOH, butanol; C2, acetate/acetic acid; C3, propionate/propionic acid; C4, butyrate/butyric acid; iC4, isobutyrate/isobutyric acid; C5, pentanoate/pentanoic acid; iC5, isopentanoate/isopentanoic acid; C6, hexanoate/hexanoic acid; C7, heptanoate/heptanoic acid; C8, octanoate/octanoic acid; C9, nonanoate/nonanoic acid; C10, decanoate/decanoic acid; PhC2, phenylacetate/phenylacetic acid; PhC3, phenylpropionate/phenylpropanoic acid.

引用gydF4y2Ba