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不必要的纤维素生物燃料副产品提高乙醇产量

来源:青岛生物能源与过程研究所
摘要:这一创新使木质纤维素原料生产乙醇的产量增加了10%。酿酒酵母可以发酵单糖,如玉米、甘蔗中的糖,生产乙醇。在工业规模上实现这一过程成本很高,因为其中涉及分解木质纤维素的关键组成部分——半纤维素。如果分解半纤维素,会得到木糖和乙酸。...

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近日,美国伊利诺斯大学的科研人员在Nature Communications杂志上发表文章,指出他们使用了工程酵母消耗乙酸。乙酸是将植物树叶、茎和其他组织转化为生物燃料过程中不必要的副产品。这一创新使木质纤维素原料生产乙醇的产量增加了10%。 

  酿酒酵母可以发酵单糖,如玉米、甘蔗中的糖,生产乙醇。但是使用这种酵母发酵植物的茎、叶不是那么容易的。在工业规模上实现这一过程成本很高,因为其中涉及分解木质纤维素的关键组成部分——半纤维素。如果分解半纤维素,会得到木糖和乙酸。木糖是一种糖,研究人员可使用酵母工程菌株发酵木糖。但是,乙酸是一种会杀死酵母的有毒化合物,这是纤维素乙醇生产过程中最大的问题之一。 

  在早期的研究中,科研人员使用工程酿酒酵母有效地消耗了木糖。这增加了乙醇产量,但该过程中产生了过量的NADH——一种电子转移分子,是所有细胞能量货币的一部分。乙酸的积累也杀死了大多数酵母。研究人员经过讨论有了一个想法,也许可以诱导酵母消耗乙酸,在木糖代谢过程中也可能使用盈余的NADH。随后,研究人员发现了另一种细菌,可以消耗乙酸。他们确认了这一酶催化过程,并发现这种酶不仅可以将乙酸转化为乙醇,还可以在木糖代谢中使用剩余的NADH。但是研究人员还没有将酵母基因导入,而是首先确定之前的努力是否成功。研究人员使用电脑模拟,查看如何添加新的基因到酵母的代谢目录中以影响其乙醇产量。通过计算,他们确认了之前的代谢途径可以提高乙醇产量。随后,通过细致的工作,研究人员将所需的基因插入到酿酒酵母菌株中。当测试酵母菌株时,发现这种方法可以提高10%的乙醇产量。 

  程 静 摘译自:http://news.illinois.edu/news/13/1008biofuels_Yong-SuJin.html  

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