Z jedrsko magnetno resonanco do kontrole vodenja anaerobnih procesov
Metabolomi inhibiranih industrijskih bioplinskih reaktorjev se ne razlikujejo od metabolomov prežvekovalcev z akutno vampno acidozo, s čimer so raziskovalci prvič pokazali, da je biokemijsko-metabolno ozadje, pri obeh fenomenih, pravzaprav enako.
Interdisciplinarna skupina Fakultete za gradbeništvo in geodezijo, Biotehniške fakultete, Fakultete za elektrotehniko Univerze v Ljubljani in Kemijskega inštituta (Boštjan Murovec, Damjan Makuc, Sabina Kolbl Repinc, Zala Prevoršek, Domen Zavec, Robert Šket, Klemen Pečnik, Janez Plavec, Blaž Stres) je uvedla edinstveno metodo za analize kompleksnih anaerobnih sistemov v dejanskih objektih (na industrijski skali). Z jedrsko magnetno resonanco (1H NMR) so izvedli spektroskopsko profiliranje vsebine reaktorjev na 4 MW kmetijski bioplinski elektrarni za zagotavljanje celovitega pregleda mikrobnih metabolitov. Z multivariatno analizo so ocenili pomen razlik med reaktorji, ki so se razlikovali po količini dodanih substratov in proizvedenega metana. Umetne nevronske mreže so uporabili za identifikacijo ključnih metabolitov, odgovornih za inhibicijo, in njihove interakcije.
Z uvedbo tehnike so omogočili hitro mapiranje velikega števila metabolitov in izgradnjo podatkovne baze metabolomov anaerobnih bioplinskih naprav ter posledično tako postavili sistem za zgodnje napovedovanje bližajočih se inhibitornih dogodkov na industrijski skali in za začetek uvajanja ustreznih interventnih postopkov in s tem hitrejše vračanje elektrarne v aktivno območje in večje izkoristke njenega delovanja. Pokazali so tudi, da se 1H-NMR metabolomi inhibiranih industrijskih bioplinskih reaktorjev ne razlikujejo od metabolomov obolelih živali, s čimer so prvič pokazali, da je biokemijsko-metabolno ozadje pri obeh fenomenih pravzaprav enako, s čimer se raba 1H-NMR lahko razširi tudi v medicinske namene.
Viri: Kolbl Repinc S. , Šket R., Zavec D., Vogel-Mikuš K., Fermoso F. G., Stres B. Full-scale agricultural biogas plant metal content and process parameters in relation to bacterial and archaeal microbial communities over 2.5 year span, J. Environ. Manag., 213 (2018), 348-357.
Murovec B., Makuc D., Kolbl Repinc S., Prevoršek Z., Zavec D., Šket R., Pečnik K., Plavec J., Stres B. 1H NMR metabolomics of microbial metabolites in the four MW agricultural biogas plant reactors: a case study of inhibition mirroring the acute rumen acidosis symptoms. J. Environ. Manag., 222 (2018), 428-435.
Sovpadanje sprememb na nivoju proizvodnje bioplina in nastalih metabolitov
Vir slike: Murovec B., Makuc D., Kolbl Repinc S., Prevoršek Z., Zavec D., Šket R., Pečnik K., Plavec J., Stres B. 1H NMR metabolomics of microbial metabolites in the four MW agricultural biogas plant reactors: a case study of inhibition mirroring the acute rumen acidosis symptoms. J. Environ. Manag., 222 (2018), 428-435.