【2023年08月15日訊】（大紀元專題部記者吳瑞昌編譯報導）人類使用酵母的歷史已有數千年，用其發酵穀物、水果或澱粉，生產啤酒、葡萄酒和麵包。不久前，美國一所大學研發出一種生物工程酵母，可將農產品中的外殼和莖等廢棄物變成工業用燃料、藥品和塑料。
這個美國長春藤盟校塔夫茨大學（Tufts University）工程學院的研究團隊，通過改變酵母菌上的蛋白傳感器，讓這種新型的酵母可以更廣泛地將「廢棄生物質」進行分解，將其變成有用的東西。他們將該成果寫成論文，於今年7月發表在科學和醫學書目資料庫ScienceDirect網站的《代謝工程雜誌》上。
農作物的玉米稈、穀殼和葉子以及小麥莖等，由於難以分解和消化而經常被丟棄，導致每年約有13億噸的「廢棄生物質」，但這些「廢棄生物質」裡面含有大量的木糖（戊醛醣）、阿拉伯糖（樹膠醛糖）和纖維二糖等糖類，可以提供工業酵母充足的糖分來源。
此前，科學家經過酵母改造，讓人們可以利用其生產胰島素、人類生長激素、抗體等藥物，甚至還可用於設計和生產疫苗等。還有一些生物工程酵母可成為用於生產生物塑料的一些原料，包括聚乳酸。這種原料可以做成包裝材料和消費品等各種產品，且無需額外再從石油中提煉出來。
事實上，酵母多次被重新設計，用來製造藥物的化合物，是因為這些化合物難以用人工的方式合成，經常需要從一些稀有的植物中提取。這些物質包括用於緩解暈車和術後噁心的東莨菪鹼、用於治療帕金森病的阿托品以及用於治療瘧疾的青蒿素。
另外，由酵母生產的乙醇是一種廣為人知的生物燃料，但研究人員還對這種生物體進行了改造，讓酵母可以生產異丁醇和異戊醇等其它燃料，它們燃燒產生的能量要比乙醇更高。
研究團隊還選用天然的酵母在半乳糖生長期間，使用「蛋白傳感器」（Gal3p）來分解半乳糖。半乳糖的蛋白傳感器，在被激活時不僅會讓半乳糖的代謝基因顯現，還會讓整體代謝重塑，以支持酵母有效生長。
「蛋白傳感器」是一種蛋白質，對某些特定或指定的化學物質進行挑選。為此，他們對此蛋白傳感器做特殊激活，將其轉變成特殊蛋白傳感器——Gal3pMC，使得酵母能達到分解木糖和阿拉伯糖的功效。
這種調整過的工業酵母，最終可以在三種糖類上進行生長和分解，且速率與在天然糖葡萄糖和半乳糖上生長的酵母相當。
另外，這項實驗不需要動用到功能基因組學和反向遺傳學等昂貴的實驗手術去刪除酵母一些不利分解木糖的基因。
這項實驗成果顯示，他們能將含有Gal3pMC特殊蛋白傳感器的酵母，用於工程分解代謝，與天然的代謝進行相互作用，將那些「廢棄生物質」有效分解。
塔夫茨工程學院化學與生物工程副教授尼基爾‧奈爾（Nikhil Nair）對該院的新聞室表示，「如果我們能讓酵母去分解這些『廢棄生物質』，就能減少燃燒造成的二氧化碳，並且用這些酵母做出來的生物燃料，供給耕作農作物的器械使用。」
該團隊的研究生肖恩‧沙利文（Sean Sullivan）說，「讓酵母在木糖上生長是一個重要的進步，但讓新設計的酵母在固定生物糖上生長，並非是最好的方法。因此，我們希望設計一種酵母，讓它可以吃多種類的生物糖。」
另外一位研究生維卡斯‧特里維迪（Vikas Trivedi）博士則表示，「我們通過最小的工程方法，修改了酵母對糖類的消化。因為酵母具有在非天然糖上生長的機制，只需要我們調整它的蛋白質傳感器和識別糖類的機制即可。」
奈爾副教授還表示，「科學界在不斷創造新的酵母，讓它能夠生產更多新產品。我們用新的酵母讓它們分解這些農業廢棄物，使那些過往無法利用的東西，變成燃料、藥品、塑料或其它有用的東西。」
