Termit-tarmmikrober kan hjælpe med produktion af biobrændstof

Hvede strå, de tørrede stilke tilbage fra kornproduktionen, er en potentiel kilde til biobrændstoffer og råvarekemikalier. Men før halm kan omdannes til nyttige produkter af bioraffinaderier, de polymerer, der udgør det, skal nedbrydes til deres byggesten. Nu, forskere, der rapporterer i ACS Sustainable Chemistry &Engineering har fundet ud af, at mikrober fra tarmene hos visse termitarter kan hjælpe med at nedbryde lignin, en særlig sej polymer i halm.

I halm og andet tørret plantemateriale, de tre vigtigste polymerer - cellulose, hemicelluloser og lignin - er vævet ind i en kompleks 3-D struktur. De to første polymerer er polysaccharider, som kan nedbrydes til sukkerarter og derefter omdannes til brændstof i bioreaktorer. Lignin, på den anden side, er en aromatisk polymer, der kan omdannes til nyttige industrielle kemikalier. Enzymer fra svampe kan nedbryde lignin, som er den sværeste af de tre polymerer at nedbryde, men forskere leder efter bakterielle enzymer, der er nemmere at producere.

I tidligere forskning, Guillermina Hernandez-Raquet og kolleger havde vist, at tarmmikrober fra fire termitarter kunne nedbryde lignin i anaerobe bioreaktorer. Nu, i et samarbejde med Yuki Tobimatsu og Mirjam Kabel, de ønskede at se nærmere på den proces, hvorved mikrober fra de træædende insekter nedbryder lignin i hvedehalm, og identificere de ændringer, de foretager til dette materiale.

Forskerne tilføjede 500 tarme fra hver af fire højere termitarter for at adskille anaerobe bioreaktorer og tilføjede derefter hvedehalm som den eneste kulstofkilde. Efter 20 dage, de sammenlignede sammensætningen af ​​det fordøjede halm med ubehandlet halm. Alle tarmmikrobiomer nedbryde lignin (op til 37%), selvom de var mere effektive til at nedbryde hemicelluloser (51 %) og cellulose (41 %). Lignin, der var tilbage i halmen, havde undergået kemiske og strukturelle ændringer, såsom oxidation af nogle af dets underenheder.

Forskerne antog, at mikrobernes effektive nedbrydning af hemicelluloser også kunne have øget nedbrydningen af ​​lignin, der er tværbundet til polysacchariderne. I det fremtidige arbejde, holdet ønsker at identificere mikroorganismerne, enzymer og lignin-nedbrydningsveje, der er ansvarlige for disse virkninger, som kunne finde anvendelse i lignocellulose bioraffinaderier.