科学家利用修剪废料中的细菌菌株开发可持续生物制品

阿根廷和西班牙的研究人员在橄榄修剪废料中发现了一种名为Rhodococcus sp. 24CO的细菌菌株，该菌株在生物技术应用方面具有潜力。

来自阿根廷和西班牙的研究人员证实，橄榄修剪废料中的一种细菌菌株在生物技术应用方面具有潜力。

该研究发表于《发酵》期刊，其成果基于2022年在第十七届阿根廷普通微生物学大会上发表的研究。

该菌株为 Rhodococcus sp. 24CO，能高效地将各种碳源转化为中性脂质，尤其是三酰甘油，其生物量中高达47%为膳食脂质。

微生物三酰甘油合成最近备受关注，因为它具有利用废弃物生产可持续的高价值产品的潜力。此类产品包括生物燃料、洗涤剂、肥料、化妆品和医药成分。

Rhodococcus sp. 24CO是从巴塔哥尼亚南部东海岸的Frantoio品种的叶片中分离出来的。许多红球菌属物种以其能够缓解持久且危险的污染（如农药、除草剂和放射性物质等顽固且危险的污染物，并能将廉价的基质转化为更有价值的化合物。

为了评估该菌株的特性和能力，研究人员对其进行了各种测试。

在培养过程中，24CO 可以在 50 种测试碳源中的 4 种上生长，包括果糖、甘露醇、山梨醇和阿拉伯糖醇。前两种碳源天然存在于橄榄叶中，分别导致三酰甘油积累量达到细胞干重的 47% 和 28%。

在氮条件下，甘露醇也产生了大量的中性脂质，作者认为这是此前未曾报道过的现象，且具有工业意义，因为这表明该菌株不仅能产生大量生物量，同时产生大量三酰甘油。

对橄榄修剪废弃物的新鲜和脱水叶提取物进行化学分析后发现，其碳氮比很高，表明其适合用于脂质生产。

进一步的培养证实了这一点，脱水浸出液中中性脂质的产量占细胞干重的 20% 以上，新鲜浸出液中则占 8%。前者产生的三酰甘油与甘露醇培养产生的三酰甘油相似。

此外，两种培养物中都检测到少量聚羟基丁酸酯，这是一种用于生产可生物降解塑料的有趣聚合物。对 Rhodococcus sp. 24CO 的基因组分析证实了其合成这些聚合物的潜力。

分析进一步揭示了 24CO 与该属中研究最透彻的成员之一——Rhodococcus sp. RHA1 之间存在显著的遗传差异。 24CO 缺少 RHA1 中与氧化还原和氮代谢相关的几个基因，这些基因通常在脂质生产条件下被激活。这些基因的缺失似乎并未阻碍 24CO 的脂质积累，这表明存在其他调节机制。

尽管发现 24CO 拥有的蜡酯酶比 RHA1 少，但其脂质产量与前者相当或更高。这表明，该菌株中负责三酰甘油生物合成的酶可能更有效率。然而，肯尼迪途径的酶完全存在，且具有很高的冗余度。

在评估了该物种的适宜环境条件后，研究人员得出结论：它可以在 4°C 至 30°C 之间生存和繁殖，最适温度为 28°C。

盐度和 pH 值实验表明，它能够耐受高达 5%（按体积计）的氯化钠，pH 值在 6 到 10 之间，即从微酸性到微碱性。

作者还指出，巴塔哥尼亚的叶片表面环境恶劣，受到强烈的紫外线辐射，营养水平低且干燥。

尽管目前有许多旨在减少和再利用橄榄废弃物的举措正在进行，但大多数橄榄修剪废弃物仍然被焚烧。

仅在西班牙，每年修剪产生的树叶就约有 125 万吨。研究人员认为，Rhodococcus sp. 24CO 是将这种巨大的生物质转化为可持续且有价值产品的可行候选菌株，主要通过三酰甘油生物合成。