Microbial Cell Factories

Ngày nay, carotenoid là những phân tử có giá trị trong nhiều ngành công nghiệp như hóa học, dược phẩm, gia cầm, thực phẩm và mỹ phẩm. Những sắc tố này không chỉ có thể hoạt động như những tiền chất của vitamin A, mà còn có tính năng màu sắc và khả năng chống oxi hóa, điều này đã thu hút sự chú ý của các ngành công nghiệp và nhà nghiên cứu. Việc sản xuất carotenoid thông qua tổng hợp hóa học hoặc chiết xuất từ thực vật bị hạn chế bởi sản lượng thấp dẫn đến chi phí sản xuất cao. Điều này dẫn đến việc nghiên cứu sản xuất carotenoid từ vi sinh vật, như một lựa chọn thay thế đã cho thấy hiệu suất tốt hơn so với các phương pháp đã đề cập trước đó. Bên cạnh đó, sản xuất carotenoid từ vi sinh vật cũng có thể là một lựa chọn tốt hơn về chi phí, tìm kiếm những giải pháp thay thế như việc sử dụng các substrat có giá thành thấp từ các chất thải agro-industry. Nấm men đã chứng minh khả năng sản xuất carotenoid và cho thấy khả năng tăng trưởng quan trọng trong một số chất thải agro-industry, tạo ra mức carotenoid cao. Các chất thải agro-industry cung cấp nguồn carbon và nitơ cần thiết, cùng với các nguyên tố khác để thực hiện quá trình chuyển hóa vi sinh vật, giảm thiểu chi phí sản xuất và tránh ô nhiễm từ các chất thải agro-industry vào môi trường. Tại đây, chúng tôi thảo luận về các khái niệm chung và ứng dụng liên quan đến sản xuất carotenoid từ nấm men và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình carotenogenesis sử dụng chất thải agro-industry như substrat giá rẻ.

Axit hữu cơ là những hóa chất nền có giá trị cho các ứng dụng tinh chế sinh học trong tương lai. Các ứng dụng này liên quan đến việc chuyển đổi nguồn nguyên liệu tái tạo giá rẻ thành đường nền, sau đó được chuyển đổi thành hóa chất nền thông qua quá trình lên men và tiếp tục được chuyển hóa thành hóa chất số lượng lớn thông qua các con đường xúc tác thông thường. Axit hữu cơ có độc tính đối với nhiều vi sinh vật, chẳng hạn như Escherichia coli, được đề xuất làm các chủ thể nền cho tinh chế sinh học ở nồng độ thấp hơn mức cần thiết cho sản xuất kinh tế. Độc tính này có hai khía cạnh bao gồm không chỉ sự ức chế sinh trưởng do độ pH thấp mà còn cả các tác động đặc hiệu của anion đối với quá trình chuyển hóa cũng như ảnh hưởng đến sự phát triển. E. coli duy trì khả năng sống sót ở độ pH rất thấp thông qua một số cơ chế dung nạp khác nhau, bao gồm nhưng không giới hạn ở việc sử dụng các phản ứng khử cacboxyl giải phóng proton, các chất vận chuyển ion loại bỏ proton, tăng cường biểu hiện của các gen phản ứng với stress đã biết, và thay đổi thành phần màng tế bào. Mục tiêu của bài tổng quan ngắn này là nghiên cứu độc tính của axit hữu cơ và các cơ chế dung nạp liên quan, cũng như một số ví dụ về quy trình sản xuất axit hữu cơ thành công cho E. coli.

Nguồn nhiên liệu hóa thạch có hạn đang thúc đẩy việc tìm kiếm nhiều nguồn năng lượng phi truyền thống để thay thế nguồn năng lượng hóa thạch truyền thống. Trong bối cảnh này, việc sử dụng khí hydro trở thành một nguồn thay thế hấp dẫn. Với nhiều ưu điểm như sạch về môi trường, hiệu quả và có khả năng tái tạo, khí hydro được coi là một trong những nguồn năng lượng thay thế được mong muốn nhất. Cyanobacteria là những vi sinh vật có tiềm năng rất lớn trong việc sản xuất hydro. So với các phương pháp sản xuất hydro truyền thống (hóa học, quang điện), sản xuất hydro từ Cyanobacteria có tính khả thi về mặt thương mại. Bài tổng quan này làm nổi bật sinh học cơ bản của sản xuất hydro từ cyanobacteria, các chủng liên quan, sản xuất hydro quy mô lớn và triển vọng trong tương lai. Trong khi tích hợp kiến thức và công nghệ hiện có, vẫn còn nhiều cải tiến và tiến bộ cần được thực hiện trước khi hydro được chấp nhận là nguồn năng lượng chính thương mại.