Sản xuất nguồn enzyme mới từ nhóm vi khuẩn sống theo cụm sử dụng trong sản xuất nhiên liệu sinh học

Một nghiên cứu mới do các nhà khoa học thuộc Viện Năng lượng Sinh học hỗn hợp (JBEI) thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, có trụ sở đặt tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) vừa chứng minh vai trò quan trọng trong chuyển đổi thực vật sang nhiên liệu sinh học của nhóm vi sinh vật vốn được ví như nguồn enzym ổn định.

Trong nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Microbiology, nhóm nghiên cứu cho biết họ phát hiện các loại enzyme xenlulaza dùng để phân hủy thực vật thành các thành phần có thể sử dụng trong sản xuất nhiên liệu sinh học và các chế phẩm sinh học. Enzyme xenlulaza được nuôi cấy từ vi khuẩn. Hình thức sử dụng nhóm vi sinh vật đã thay đổi từ cách tiếp cận điển hình được thực hiện bằng cách sử dụng các sinh vật được phân lập để sản xuất enzyme.

Đầu tiên, các nhà khoa học hóa học đã tiến hành nghiên cứu nhóm sinh vật có trong chất thải hữu cơ (hay còn gọi là phân compost), đồng thời, áp dụng kỹ thuật phân tích vi sinh vật sống trong môi trường tự nhiên (Metagenomic) tại Viện Genome, DOE (JGI). Kết quả cho thấy 70% hoạt động của enzyme có nguồn gốc từ cellulase được tạo ra bởi một nhóm vi khuẩn không được nuôi cấy trong phân. Họ phát hiện ra rằng hoạt tính cellulose trong sinh khối thực vật dễ dàng bị phá hủy hoàn toàn ở nhiệt độ lên tới 80^oC, phân giải thành glucose.

Nhà khoa học Steve Singer, thuộc Phòng Hệ thống Sinh học và Kỹ thuật, Berkeley Lab, đồng thời là Giám đốc Microbial and Enzyme Discovery tại JBEI, cho biết: "Trên thực tế, có một số loài vi khuẩn rất khó nuôi cấy trong quy mô phòng thí nghiệm. Hiện nay, chúng tôi đang thực hiện việc nuôi cấy các nhóm vi khuẩn sống theo cụm sinh sống trong tự nhiên. để sản xuất enzyme không thể phân lập. Vì vậy, việc quan sát vi khuẩn trở nên dễ dàng hơn so với khi chúng bị cô lập. Điều này cũng mở ra cơ hội phát hiện thêm các loại enzyme vốn chỉ được sản xuất bởi các vi khuẩn sống theo cụm".

Loài vi khuẩn Candidatus Reconcilibacillus cellulovorans sản sinh cellulaza liên kết trong các phức hợp carbohydrate-protein chặt chẽ, cấu trúc này trước đó chưa bao giờ được quan sát thấy trong các phân lập. Tính chất ổn định của các phức hợp cellulase mới là được xem là yếu tố quan trọng, tiềm năng trong lĩnh vực sản xuất nhiên liệu sinh học.

Singer đã tiến hành so sánh hoạt động của nhóm vi sinh vật với sản phẩm mồi là bột nhào chua lên men từ nấm men hoang dã và vi khuẩn thân thiện, ông nhận thấy: "Ngay cả khi số lượng vi khuẩn giảm thì các enzyme vẫn hoạt động. Chúng tôi đã duy trì sự phát triển nhóm vi khuẩn trong phòng thí nghiệm trong hơn ba năm".

Theo Vista.gov.vn