Двухфазный микробиосинтез

Переслали недавно новость Компьюленты: Как вдвое повысить выход биотоплива при меньших затратах.

Через пресс-релиз New process doubles production of alternative fuel while slashing costs добрался до исходной статьи Pradip B. Dhamole et al. Extractive fermentation with non-ionic surfactants to enhance butanol production. Biomass and Bioenergy, Vol. 40, May 2012, pp. 112–119.

Забавная штука - напомнила сразу две лабораторные работы: по микробиологии и по коллоидной химии.

Итак, по порядку.

Одна из наиболее приятных лаб по микробио - работа по ацетон-бутанольному брожению. Оно характерно для многих клостридий, обычно используется Clostridium acetobutylicum - это хороший продуцент, настолько хороший, что использовался в промышленных целях еще в 1910-х: Британия после начала мировой войны обнаружила, что ацетон и бутанол она импортировала из Германии - и в Манчестере быстренько запустили нанотехнологическое биотехнологическое производство.
Эти клостридии сбраживают углеводы, превращая ~30% субстрата в бутанол и ацетон, а остальное - в CO2 +H2, так что культура бурлит и перемешивания не требует - разве что сильно пенится и пытается выйти из берегов, что неприятно.

Но производственная проблема такого брожения традиционна: метаболиты - и ацетон, и бутанол - токсичны для продуцента, клостридии перестают расти при их концентрациях ~1.5% и 0.5% соответственно. И отгонять их из водного раствора - как это делается в лабораторной работе - термодинамически печально. Тем более в таких инчтожных концентрациях.

Другая лабораторная работа из счастливой юности - определение критической концентрации мицеллообразования (курс коллоидной химии).
Смысл сводится к тому, что любые поверхностно-активные вещества при низких концентрациях образуют истинные растворы, но при повышении концентрации при достижении ею определенной величины при данной температуре молекулы ПАВ начинают объединяться в агрегаты-мицеллы - появляется новая фаза. А где двухфазная система - там и у растворенных субстанций появляется свобода выбора - в какой из фаз преимущественно растворяться/концентрироваться, количественное выражение этой свободы - коэффициенты распределения, т.е. отношения равновесных концентраций субстанции в двух фазах.
Одним из результатов мицеллообразования является такое явление, как солюбилизация - нечто гидрофобное и в воде поэтому нерастворимое обволакивается гидрофобными хвостами ПАВ и увлекается в гидрофобные же ядра мицелл, в результате чего переходит в коллоидный раствор - растворяясь в бытовом смысле этого слова.

В общем, вся теоретическая база статьи описана выше. А экспериментальный результат таков: товарищи взяли культуру Clostridium pasteurianum, добавили разные неионогенные ПАВ, и оказалось, что с некоторым сополимером этилен- и пропиленоксида (L62) клостридии неплохо себя чувствуют и даже, если его, L62, добавить в среду 6%, то выход бутанола удваивается (225% процента от контроля).
Такое повышение выхода наблюдается из-за того, что бутанол - спирт достаточно гидрофобный, коэффициент распределения вода/мицеллярная фаз в этом случае составляет 3-4, и и мицелляная фаза выступает в роли резервуара, куда уходит бутанол, отодвигая время достижения токсичной для бактерий концентрации в воде.

Т.е. подход достаточно интересный и правильный для увеличения выходов подавляющих рост бактерий целевых метаболитов.

Но меня мучает один вопрос.
Я выше писал, что при бутанольном брожении культура Clostridium acetobutylicum сильно пенится и эта пена так и норовит выбраться из сосуда.
Так вот, Dow Chemical продает этот самый Tergitol L62 в качестве пеноподавляющего агента.
Его товарищи из ACES взяли потому, что он попросту был под рукой - или они пытались подавить пенообразование и заметили изменение выходов?