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    不必要的纖維素生物燃料副產品提高乙醇產量
    2019-08-06 518

    近日,美國伊利諾斯大學的科研人員在Nature Communications雜志上發表文章,指出他們使用了工程酵母消耗乙酸。乙酸是將植物樹葉、莖和其他組織轉化為生物燃料過程中不必要的副產品。這一創新使木質纖維素原料生產乙醇的產量增加了10%。 
    釀酒酵母可以發酵單糖,如玉米、甘蔗中的糖,生產乙醇。但是使用這種酵母發酵植物的莖、葉不是那么容易的。在工業規模上實現這一過程成本很高,因為其中涉及分解木質纖維素的關鍵組成部分——半纖維素。如果分解半纖維素,會得到木糖和乙酸。木糖是一種糖,研究人員可使用酵母工程菌株發酵木糖。但是,乙酸是一種會殺死酵母的有毒化合物,這是纖維素乙醇生產過程中最大的問題之一。 
           在早期的研究中,科研人員使用工程釀酒酵母有效地消耗了木糖。這增加了乙醇產量,但該過程中產生了過量的NADH——一種電子轉移分子,是所有細胞能量貨幣的一部分。乙酸的積累也殺死了大多數酵母。研究人員經過討論有了一個想法,也許可以誘導酵母消耗乙酸,在木糖代謝過程中也可能使用盈余的NADH。隨后,研究人員發現了另一種細菌,可以消耗乙酸。他們確認了這一酶催化過程,并發現這種酶不僅可以將乙酸轉化為乙醇,還可以在木糖代謝中使用剩余的NADH。但是研究人員還沒有將酵母基因導入,而是首先確定之前的努力是否成功。研究人員使用電腦模擬,查看如何添加新的基因到酵母的代謝目錄中以影響其乙醇產量。通過計算,他們確認了之前的代謝途徑可以提高乙醇產量。隨后,通過細致的工作,研究人員將所需的基因插入到釀酒酵母菌株中。當測試酵母菌株時,發現這種方法可以提高10%的乙醇產量。

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