亚利桑那州立大学 安卡·德尔加多(左)和艾德·罗伯斯是瑞典环境生物技术生物设计中心的研究人员
德尔加多还是亚利桑那州立大学可持续工程和建筑环境学院的助理教授
学分:亚利桑那州立大学生物设计研究所 古代炼金术士梦想将铅等基础材料转化为黄金和其他有价值的商品
虽然这些努力通常都是徒劳的，但今天的研究人员在从有机废物中提取各种有用的产品方面取得了一些成功，如航空燃料、润滑剂、溶剂、食品添加剂和塑料
这个技巧是在特殊细菌的帮助下完成的，这些细菌的代谢活动可以通过一个被称为链延长的微生物生长过程将简单的化学物质转化为有用的产品
亚利桑那州立大学生物设计与环境生物技术中心的研究员安卡·德尔加多一直在探索这一现象
在一项新的研究中，她首次描述了在土壤的正常条件下，微生物是如何进行链延长过程的
这项工作有望对自然界中这些鲜为人知的过程提供新的线索，使研究人员能够更好地利用它们将食物垃圾等有机资源转化为有价值的产品
这种技术对社会有双重好处，通过绿色化学，在生产生物化学或生物燃料和其他重要资源的同时，最大限度地减少或消除环境废物/污染物
这项工作还将帮助研究人员扩展他们对微生物生态学的知识
“我们观察到从1
地面以下5米或更少的地方有醋酸酯和乙醇链延长的潜在可能，”德尔加多说
“当饲喂乙酸盐和乙醇时，土壤微宇宙仅在几天内就产生丁酸盐和己酸盐，链延长成为这些样品中发生的主要代谢
" 德尔加多与亚利桑那州立大学的同事萨亚莱·乔希、埃德·罗伯斯和塞缪尔·阿吉亚尔一起工作
他们的研究结果发表在最新一期的国际微生物生态学学会(ISME)杂志上
废物产生的能量 在技术进步以及全球对清洁能源和减少污染的需求快速增长的推动下，将食物垃圾等有机残余物流转化为燃料和有用化合物的想法一直在稳步发展
这种过程可以帮助社会形成所谓的循环经济，在循环经济中，不需要的废物流不断转化为能源和其他有用的商品
有机废物资源作为生产高价值燃料和化学品的替代资源具有巨大的潜力，因为它们是可再生的，并且不会与人类食物链竞争(就像一些现有的生物燃料如玉米乙醇一样)
这些有用转化的一个来源是有机食物垃圾，每年产生的数量惊人
在全球人口增长的推动下，由于相关的健康和环境危害，食物垃圾的积累已经成为一个严重的问题
食物垃圾有多种来源，包括食品加工业、家庭和酒店行业
根据联合国粮农组织的数据，惊人的1
食物链损失了30亿吨食物，而且数量还在迅速增加
研究中使用的实验室土壤微观样本学分:亚利桑那州立大学生物设计研究所 从环境威胁到机遇 除了浪费粮食和土地资源之外，就碳足迹而言，粮食废物对环境造成了沉重负担，增加了温室气体排放量，并释放了约3
每年向大气排放30亿吨二氧化碳
研究人员希望将这些废渣转化为有用的产品，并以有效的方式对其进行净化
处理所有这些有机废物的最具创新性和最环保的方法之一是通过厌氧消化，这也有望扩大世界能源供应
采用厌氧消化的一种有前途的新兴技术被称为微生物链延长，这是厌氧微生物用来生长和获取能量的代谢过程
他们通过将羧酸盐化学物质如乙酸盐(C2)与更易还原的化合物如乙醇(C2)结合来生产长链羧酸盐(典型的是C4-C8)
这一生物技术过程将挥发性脂肪酸和电子供体(通常为乙醇)转化为更有价值的中链脂肪酸，这是生产生物燃料和其他有用化学品所需的前体
最初的废物来源是通过链延长来处理的，这涉及到碳单元的循环添加，从而转化城市固体废物、农业废物、合成气等
转化为高价值的中链羧酸盐，如己酸盐(C6)和辛酸盐(C8)
以乙醇为电子供体，将挥发性脂肪酸转化为多不饱和脂肪酸是通过延长微生物的链来实现的，特别是一种被称为克鲁维梭菌的细菌
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克鲁维氏菌(和密切相关的细菌菌株)通过一种被称为反向β-氧化途径的过程来完成它们的链延长壮举
顾名思义，这种途径与生物体用来分解食物中脂肪酸的代谢途径相反
近年来，研究人员探索了β-氧化途径，并开发了逆转这些途径的方法，以利用工业相关微生物生产化学物质和聚合物建筑砌块
我们脚下的反应 因此，链延长被证明是在实验室生物反应器中生产有价值的化学物质的有效手段，尽管这一过程也被认为是在土壤中自然发生的
结果表明，厌氧土壤和沉积物通常富含城市或农业废水中发现的相同种类的可生物降解的有机化合物，因此是链延长的天然来源
使用来自美国四个不同地点的土壤样本，当前的研究检查了自然链延伸的程度，以及这些过程如何根据土壤成分的特定生物地球化学特征而变化
该研究旨在测量厌氧土壤微生物中链延长的普遍程度及其在微生物生态学中的可能作用
结果表明，乙酸盐和乙醇具有潜在的链延长活性，它们是有机化合物发酵后在土壤中发现的典型代谢物
该研究测量了类似于碳的微生物的高富集率
kluyveri在链伸长条件下，被发现随土壤类型而变化
这一发现为微生物生态学这一有趣的方面提供了新的线索，并可能为未来利用微生物将废物流加工成一系列有益的化学物质和其他产品的努力提供有益的线索
正如德尔加多所指出的，“在基础方面，这项研究的结果为原位研究链延长的活性铺平了道路
在生物技术方面，这项工作表明，土壤可以成为生物反应器中延长链微生物的良好来源，生物反应器主要生产特种化学品己酸盐和辛酸盐
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