近日，美国伊利诺伊大学的研究人员在《自然·通讯》（Nature Communications）上发表了一项突破性研究，他们利用工程酵母消耗乙酸——一种将植物叶片、茎秆等组织转化为生物燃料过程中产生的有毒副产品，成功使木质纤维素原料生产乙醇的产量提高了10%。

酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）能够发酵单糖（如玉米和甘蔗中的糖）生产乙醇，但利用这种酵母发酵植物的茎叶等木质纤维素原料却面临挑战。在工业规模上，这一过程成本高昂，因为需要分解木质纤维素的关键组分——半纤维素。半纤维素分解后会产生木糖和乙酸。木糖是一种可发酵糖，研究人员已开发出工程酵母菌株来发酵木糖；然而，乙酸是一种有毒化合物，会杀死酵母，成为纤维素乙醇生产的主要障碍。

在早期研究中，研究人员使用工程酿酒酵母有效消耗木糖，提高了乙醇产量，但这一过程产生了过量的NADH（一种电子传递分子，是细胞能量货币的一部分）。同时，乙酸的积累杀死了大部分酵母。研究人员设想：能否诱导酵母消耗乙酸，同时利用木糖代谢中产生的多余NADH？随后，他们发现了一种能够消耗乙酸的细菌，并确认了相关的酶催化过程。这种酶不仅可以将乙酸转化为乙醇，还能在木糖代谢中利用多余的NADH。研究人员首先通过计算机模拟，评估将新基因引入酵母代谢网络对乙醇产量的影响，确认了该代谢途径的可行性。接着，他们通过精细的基因操作，将所需基因插入酿酒酵母菌株中。测试结果显示，这种方法使乙醇产量提高了10%。

这一创新为木质纤维素生物燃料的商业化生产提供了新思路，有望降低生产成本并提高可持续性。