一种监测生物乙醇生产中污染的新方法，可以增加16亿美元以上的行业收入，并减少200万吨的二氧化碳排放。

诺和诺德基金会生物可持续性中心（DTU Biosustain）的研究人员，首次在菌株水平分辨率下研究了甘蔗生物乙醇生产过程中的污染物种群。这项开创性的研究揭示了菌株动力学如何直接参与过程性能，强调了改进微生物控制技术以提高工业效率的必要性。研究结果最近发表在《自然通讯》杂志上。

提高工艺收率和环境效益

生物乙醇是一种主要的可再生能源，它是从酵母（主要是酿酒酵母）发酵糖中提取的。然而，原料中存在的污染细菌会显著影响发酵效率。到目前为止，这些污染微生物所使用的方法并没有完全捕捉到它们的多样性或影响。

“我们的研究对巴西两家主要生物精炼厂工业生物乙醇过程中所有阶段的微生物种群进行了全面分析。通过使用鸟枪宏基因组学和基于培养的方法，我们确定了影响群落动态和生物转化效率的生态因素，”DTU Biosustain的博士后Felipe Lino说。他补充说：“这项研究表明，受温度影响的特定细菌菌株可以阻碍或提高乙醇产量。这种改进只能通过我们使用的先进技术来实现。”

仅考虑在巴西，这一发现就可能会使工艺产量增加5%以上，转化为大约16亿美元的收入增加，每年减少约200万吨的二氧化碳排放。

菌株水平分辨率：揭示隐藏的细菌动力学

研究人员发现，不同物种之间的相互作用显著影响乙醇产量。当淀粉样乳杆菌浓度较高时，产量明显较好。

DTU Biosustain的Morten Sommer教授解释道：

“我们已经绘制了菌株水平分辨率的微生物种群图，以揭示非酵母微生物对发酵性能的真正影响。我们确定了对发酵过程造成最大损害的特定菌种，而其他菌种是中性的，甚至应该作为对有害菌种的缓冲。温度升高与特定发酵乳杆菌菌株的生长有关，对酵母活力和发酵效率产生负面影响。这强调了未来采用更高分辨率方法监测微生物群落的重要性。”

为新的微生物和过程控制解决方案铺平道路

这项研究的结果可能会导致新的微生物和过程控制解决方案的发展，这些解决方案可以控制不良微生物，并解锁生物乙醇生产的显着性能改进。这可以转化为更具成本效益的生物燃料，提高效率，大幅减少二氧化碳排放，支持全球减少温室气体排放的努力。

超出生物乙醇生产的影响

该研究结果与生物燃料和工业生物技术公司，以及专注于在菌株水平分辨率上分析微生物组的生物信息学工具的研究小组特别相关。本研究建立的新的基因目录和功能分析为发现新的酶和代谢特性提供了宝贵的资源。此外，这些见解可以应用于其他宏基因组学研究，如肠道微生物组动力学，土壤和作物相关微生物组。


                                        
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