✅به تازگی محققان متوجه شده‌اند که باکتری رایج در سلول‌های سوختی میکروبی، می‌تواند در حین تولید الکتریسیته فرایند تخمیر را هم انجام دهد. این یافته مخالف دیدگاه مرسوم است؛ در دیدگاه مرسوم باکتری تنها هنگامی که فرایند تنفس را طی می‌کند قادر به تولید الکتریسیته است. همچنین در این پروژه تحقیقاتی مکانیزمی که به واسطه آن فرایند تخمیر شتاب می‌یابد شناسایی شده است. فرایند تخمیر در مقایسه با فرایند تنفس، پتانسیل بیشتری برای تولید مواد متفاوت دارد و افزایش راندمان آن می‌تواند به ایجاد فناوری تولید همزمان الکتریسیته و مواد ارزشمند منجر شود.
?باکتری‌ها معمولا انرژی مورد نیاز خود را که از طریق شکست مواد آلی حاصل می‌شود، به دو طریق تنفس و تخمیر به دست می‌آورند. در فرایند تنفس، انرژی از طریق انتقال الکترون‌های حاصل از شکست ماده آلی، به ماده پذیرنده الکترون خارج سلولی حاصل می‌شود. در فرایند تخمیر انتقال خارجی الکترون اتفاق نمی‌افتد. در سلول‌های سوختی میکروبی باکتری‌های تولیدکننده الکتریسیته امکان انتقال الکترون‌ها را به الکترود خارج سلولی دارند.
?تیم تحقیقاتی متوجه شد که باکتری Shewanella oneidensis، می‌تواند در حین تولید الکتریسیته فرایند تخمیر را هم طی کند. در این مطالعه باکتری مورد نظر بدون حضور آنزیم‌های کلیدی فرایند تنفس کشت داده شد. در کشتی دیگر، این باکتری بدون حضور آنزیم کلیدی فرایند تخمیر کشت داده شد، سپس تولید الکتریسیته و نرخ رشد دو کشت مقایسه شد؛ مشاهده شد که عدم حضور آنزیم‌های مورد نیاز فرایند تخمیر، باعث افت شدید تولید الکتریسیته و نرخ رشد می‌شود، در عوض عدم حضور آنزیم‌های کلیدی فرایند تنفس تاثیری بر تولید الکتریسیته و نرخ رشد ندارد.
?در مطالعات قبلی، ردیابی انتقال خارجی الکترون در S. oneidensis به فرایند تنفس نسبت داده شده بود، اما در این مطالعه، واکنش‌های تخمیر درون سلولی ردیابی شده، نشان‌دهنده فرایند تخمیر شبه‌‌‌تنفسی بود. همچنین مشاهده شد که نرخ واکنش‌های تخمیر با افزایش نرخ انتقال پروتون (یون هیدروژن مثبت) افزایش می‌یابد؛ چرا که پروتون محدودکننده نرخ انتقال الکترون است. این مکانیسم، امکان افزایش راندمان واکنش‌های تخمیری را در سطوح الکترودهای سلول‌های سوختی میکروبی مهیا می‌کند.
?در این تحقیق، فرایند متابولیسمی متفاوتی کشف شده است که مطالعات بیشتر بر روی مکانیزم انتقال پروتون آن، می‌تواند منجر به افزایش راندمان تخمیر، و فناوری تولید همزمان مواد ارزشمند و الکتریسیته شود. می‌توان در تحقیقات آینده، با کمک مهندسی ژنتیک باکتری اِ.کلای را که یک میکروب مدل برای مطالعات بیوسنتزی است، به باکتری تولیدکننده الکتریسیته تبدیل کرد و با کمک مکانیزم شرح داده شده، نرخ و راندمان تخمیر آن را بیشتر کرد.
?ترجمه: سینا سلطانی
☑️ لینک خبر
☑️ لینک مقاله
☑️ عضویت در زیست فن میکروبی صنعتی محیط زیست
☑️عضویت در کانال زیست فن
