研究人员在理解微生物在植物生物质发酵过程中产生的酒精对其脆弱性的突破性进展。
生产生物燃料的一个限制是，发酵过程中产生的酒精对其生产的微生物具有毒性。
现在，科学家们更接近于克服这一障碍。
辛辛那提大学和美国能源部橡树岭国家实验室的研究人员在理解微生物在植物生物质发酵过程中产生的酒精的脆弱性方面取得了突破性进展。
借助国家实验室的中子散射和模拟设备，团队分析了生物燃料丁醇的发酵，丁醇是一种含能丰富的酒精，也可用作溶剂或化学原料。
丁醇对生产它的微生物具有毒性。这种毒性限制了在发酵过程中可以产生的丁醇量，给基于生物的生产带来了挑战，UC工程与应用科学学院的化学与环境工程副教授乔纳森·尼克尔斯表示。
“毒性的主要位置在膜内，”尼克尔斯说。“最终，溶剂会使其变薄，使其变得更软和不稳定。最终，膜上会出现孔。当这种情况发生时，细胞失去了产生能量的能力。”
他们在期刊 Langmuir中分享了他们的成果。
主要作者罗西·谭是UC工程与应用科学学院的博士毕业生，目前是国家实验室的博士后研究员。他表示，研究人员接下来将寻找通过稳定生物质中细胞的膜来提高生物燃料的生产效率。
研究人员使用中子散射实验来调查发酵过程中发生的过程，这种实验可以进行非破坏性测试的膜，让科学家看到分子的结构和排列。
“中子使您能够探测膜的内部，以帮助确定丁醇的分布情况，”橡树岭结构分子生物学中心主任休·奥尼尔说。
研究人员使用超级计算机进行分子动力学模拟，以检查原子和分子如何随时间运动和相互作用。
尼克尔斯表示，这些工具使研究人员能够看到细胞膜在分子层面上发生的变化。
“这些发现具有非常相关和重要的长期意义，”尼克尔斯说。“我们希望提高生物燃料的效率，这将带来重大的经济效益。”
