美國能源部國家可再生能源實驗室與生物能源科學(xué)中心的科學(xué)家通過將不同的顯微成像技術(shù)相結(jié)合，深入研究生物質(zhì)細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)與酶解之間的關(guān)系，這些發(fā)現(xiàn)將會提高糖的產(chǎn)量，降低生物燃料成本。研究成果發(fā)表在“科學(xué)”雜志上，題目為：“How Does Plant Cell Wall Nanoscale Architecture Correlate with Enzymatic Digestibility?”

首席科學(xué)家Ding SY教授說：新的成像技術(shù)使科學(xué)家可以查看從毫米到納米級的植物結(jié)構(gòu)，這樣不僅可以研究植物細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)，同時也可以研究負(fù)責(zé)降解細(xì)胞壁聚合物的酶及這些酶對細(xì)胞壁的作用方式。了解生物質(zhì)結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)方法是化學(xué)法，通過破壞各個組成部分以進(jìn)行分析，這種分析方法將失去結(jié)構(gòu)的完整性。

成像技術(shù)使科學(xué)家更詳細(xì)深入的了解細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)和酶解細(xì)胞壁碳水化合物聚合物以釋放單糖的過程。科研團(tuán)隊還利用成像技術(shù)研究了除去木質(zhì)素對生物質(zhì)的水解的影響、細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的納米尺度的變化，及這些變化對反應(yīng)速率的影響。

NREL的研究小組研究了真菌和細(xì)菌的酶系統(tǒng)，這兩種系統(tǒng)都在生物燃料工業(yè)中作為生物催化劑生產(chǎn)糖中間體。對細(xì)菌中的酶研究表明，不同的酶通過一個大型的腳手架蛋白結(jié)合成多酶復(fù)合體作用于細(xì)胞壁，而真菌的酶系統(tǒng)更傾向于單獨(dú)作戰(zhàn)，雖然最終的結(jié)果是由多種酶作用共同產(chǎn)生。研究人員還發(fā)現(xiàn)，酶越容易接近細(xì)胞壁，對細(xì)胞壁的降解速率則越高。

文章最后的結(jié)論認(rèn)為：理想的預(yù)處理材料應(yīng)該是細(xì)胞壁已經(jīng)除去木質(zhì)素，并細(xì)胞壁內(nèi)部附著完整的結(jié)構(gòu)多糖的材料，這是一種相對松散、多孔原生狀結(jié)構(gòu)，利于酶的進(jìn)入及講解。而非出去細(xì)胞壁中的海綿狀碳水化合物，從而是剩余的部分坍塌更為緊密的結(jié)構(gòu)。