美国农业研究服务局(ARS)的科学家一直在寻找新的方法来改善玉米糖发酵成乙醇燃料的过程，他们设计出一种方法，利用转基因面包酵母来防止造成昂贵的乙醇工厂停工的主要原因——即不受欢迎的细菌污染。

强大的酵母可以阻止乙醇工厂的微生物污染

科学家通过“编码”修改了酵母的基因组成，使其外表面产生一种酶，可以杀死或抑制细菌的生长——微生物对手会释放乙酸和乳酸，使发酵过程无法达到乙醇生产能力的峰值。

“这些细菌在环境中随处可见，尤其是在植物材料上。它们实际上负责蔬菜发酵，制成酸菜和泡菜等产品，”伊利诺伊州皮奥里亚ARS国家农业利用研究中心的微生物研究学家Shao-YehLu解释道。

“不幸的是，生物乙醇发酵设施中这些相同的细菌产生的乙酸和乳酸会引起压力并抑制负责生产乙醇的面包酵母(酿酒酵母)的生长。”

据估计，乙醇的温室气体排放量比汽油等化石燃料低40%，因此被认为是一种更清洁的替代品。与化石燃料不同，乙醇可从可再生资源中提取，即植物来源的糖(例如玉米)和纤维素纤维(例如芒草)。

估计数字各不相同，但全国范围内有187到198家乙醇生物精炼厂，每年总生产能力超过170亿加仑。然而，要满足对乙醇等可再生燃料的需求，就必须使生产这些燃料的系统尽可能高效。

渗入这些发酵系统的细菌主要以玉米糊中的葡萄糖为食，酵母会将这些葡萄糖转化为乙醇。然而，这种细菌“欺凌”可能会使酵母将葡萄糖转化为乙醇的能力降低约16%至42%。

在生物精炼厂中，这可能需要停机清理并使用抗生素杀死细菌，对于年产能为1亿加仑的工厂来说，每年将造成约450万美元的收入损失。

“目前消除生物乙醇生产中细菌污染物的方法严重依赖于预防性使用抗生素，”卢说。“然而，这种方法不可持续，因为长期使用抗生素会导致抗生素耐药性细菌的产生。”

因此，卢教授及其同事决定让微生物的竞争环境更加公平。

他们通过修改一种他们发现的能够产生溶菌素的基因来达到这一目的，溶菌素是一种特殊的酶，可以在接触时杀死细菌。

在实验室规模的试验中，与未经基因改造的酵母对照组相比，使用产生内溶素的酵母可使细菌的存在减少85%。平均而言，这分别使麦芽浆中的乙酸和乳酸水平降低了40%和71%。乙醇产量增加了40%。

据卢教授称，改造酵母使其产生溶菌素(无论是在其表面还是分泌)可能比向受污染的玉米糊中添加大量酶更具成本效益。需要进一步研究才能充分确定其潜在的商业用途，但如果通过更大规模的试验得到验证，产生溶菌素的酵母可以成为抗生素或其他昂贵化学清洁剂的替代品。