De productie van biobrandstoffen uit plantaardige biomassa is een veelbelovende energiebron, maar onderzoekers proberen microben te vinden die recalcitrante lignine in plantaardige biomassa gemakkelijk afbreken. Recente uitgebreide genomische en metabolomische analyse van een bekende lignine-afbrekende bacterie geeft inzicht in hoe deze afbraak wordt bereikt.

Omdat de eerste stap bij het maken van biobrandstoffen uit plantaardig materiaal de afbraak is van complexe lignocellulose tot beter hanteerbare "bouwstenen, " een goed begrip van hoe de natuur dit bereikt is van cruciaal belang. De bevindingen van een nieuwe studie onthullen enkele van de basisinstrumenten die door een specifieke microbe worden gebruikt om lignocellulose af te breken. Dit werk geeft inzicht in hoe industriële processen degradatie kunnen bereiken tijdens de productie van biobrandstoffen, en hoe nevenprocessen zoals waterstofproductie ook kunnen worden benut.

Lignocellulosische biomassa vertegenwoordigt bijna 90 procent van het droge gewicht van het totale plantaardige biomassamateriaal, en is een samenstelling van cellulose en lignine. Lignine geeft stijfheid en rotbestendigheid aan celwanden in hout en schors. Het is een complexe, verknoopte fenolstructuur die van lignocellulose afgeleide biobrandstoffen een veelbelovende bron van alternatieve energie maakt, op voorwaarde dat het weerbarstige materiaal kan worden afgebroken en giftige bijproducten kunnen worden beheerd. Microbiële soorten die groeien in omgevingen waar koolstof voornamelijk beschikbaar is als lignine, zijn veelbelovend voor het vinden van nieuwe manieren om lignine te verwijderen dat cellulose beschermt voor een verbeterde omzetting van lignine in brandstofprecursoren.

Een kandidaatsoort die lignine kan gebruiken voor groei in afwezigheid van zuurstof is Enterobacter lignolyticus SCF1, een bacterie geïsoleerd uit tropisch regenwoud. Een team van onderzoekers van de Universiteit van Massachusetts, Amherst; Santa Maria-universiteit in Valparaíso, Chili; en EMSL, het Environmental Molecular Sciences Laboratory voerde volledige genexpressie-analyse uit van E.lignolyticus SCF1 met behulp van next-generation sequencing voor transcriptomische analyse. De experimenten werden uitgevoerd op cellen gekweekt in aanwezigheid van lignine, met monsters genomen op drie verschillende tijdstippen tijdens de groei. Culturen met lignine bereikten tweemaal de celbiomassa als kweken zonder lignine, en afgebroken 60 procent van de beschikbare lignine.

Een complement van enzymen die consistent zijn met verstoring van de chemische structuren die aanwezig zijn in lignine, werden opwaarts gereguleerd in lignine-gewijzigde omstandigheden. Aanvullend, de associatie van waterstofproductie met afbraak van lignine suggereert een mogelijke meerwaarde voor de afbraak van lignine in de toekomst.