经过调整的酵母可以从玉米杆和收获的其他剩菜中制造乙醇
当玉米农民收获他们的作物时，他们经常将茎、叶和用过的玉米棒留在田里腐烂。现在，工程师们培育出了一种新的酵母菌株，可以将这种不可食用的残渣转化为乙醇，一种生物燃料。如果这个过程可以扩大规模，这种基本上未开发的可再生能源可以帮助减少对化石燃料的依赖。
以前将这种称为玉米秸秆的纤维材料转化为燃料的努力取得了有限的成功。在酵母发挥作用之前，玉米秸秆必须被分解，但这个过程通常会产生杀死酵母的副产品。但是，通过调整普通面包酵母中的一个基因，研究人员设计了一种菌株，可以消除这些致命的副产品，并继续将糖转化为乙醇。
研究人员在6月25日的ScienceAdvances上报告说，这种新酵母能够为每升经过处理的玉米秸秆生产超过100克乙醇，其效率可与使用玉米粒制造生物燃料的标准工艺相媲美。
“他们生产出了一种更有弹性的酵母，”未参与该研究的休斯顿大学化学工程师VenkateshBalan说。他说，这种新菌株可能会使试图利用玉米秸秆等材料的生物燃料生产商受益。
在美国，大部分乙醇由该国最大的农作物玉米制成，并混合在加油站出售的大部分汽油中。玉米乙醇是一种可再生能源，但它也有局限性。将玉米转用于制造乙醇会减少粮食供应，而扩大农田以种植玉米作为生物燃料会清除自然栖息地(SN:12/21/20)。将不可食用的玉米秸秆转化为乙醇可以增加生物燃料的供应，而无需种植更多的作物。
“玉米不能真正取代石油成为燃料的原料，”麻省理工学院的代谢工程师FelixLam说。“但我们有另一种选择。”
Lam及其同事从酿酒酵母或普通面包酵母开始。与酵母面包师和酿酒师一样，生物燃料生产商已经在使用酵母：它可以将玉米粒中的糖分转化为乙醇(SN:9/19/17)。
但与含有易于获取的糖分的玉米粒不同，玉米秸秆含有结合在木质纤维素中的糖分，这是一种酵母无法分解的植物化合物。使用强酸可以释放这些糖分，但该过程会产生称为醛类的有毒副产品，可以杀死酵母。
但Lam的团队有一个想法——将醛转化为酵母可以耐受的物质。研究人员已经知道，通过调整酵母生长环境的化学成分，他们可以提高其对酒精的耐受性，酒精在高浓度下也是有害的。考虑到这一点，Lam及其同事锁定了一种名为GRE2的酵母基因，该基因有助于将醛转化为酒精。该团队随机生成了大约20,000种酵母变体，每一种都有不同的GRE2基因改造版本。然后，研究人员将大量变体放入一个还含有有毒醛类的烧瓶中，以观察哪些酵母能够存活下来。
多个变体在挑战中幸存下来，但一个占主导地位。有了这个经过实战检验的GRE2版本，研究人员发现改良面包酵母可以从处理过的玉米秸秆中生产乙醇，其效率几乎与玉米粒一样高。更重要的是，酵母可以从其他木质材料中产生乙醇，包括小麦秸秆和柳枝稷(SN:1/14/14)。“我们只有一种菌株可以完成这一切，”Lam说。
巴兰说，这种菌株解决了从玉米秸秆等纤维材料发酵乙醇的关键挑战。但是“要使这项技术在商业上可行，还必须进行更多的改进，”他补充说，例如收获、运输和储存大量玉米秸秆的后勤挑战。
“这个问题有很多变化的部分，”Lam承认。但他认为他的团队的发现可能有助于启动一条利用未充分利用的可持续燃料来源的“可再生管道”。他说，愿景是挑战化石燃料的统治地位。
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