Vete strå, de torkade stjälkarna som blivit över från spannmålsproduktionen, är en potentiell källa till biobränslen och råvarukemikalier. Men innan halm kan omvandlas till användbara produkter av bioraffinaderier, polymererna som utgör den måste brytas ner till sina byggstenar. Nu, forskare som rapporterar in ACS Sustainable Chemistry &Engineering har funnit att mikrober från tarmarna hos vissa termitarter kan hjälpa till att bryta ner lignin, en särskilt seg polymer i halm.

I halm och annat torkat växtmaterial, de tre huvudpolymererna - cellulosa, hemicellulosa och lignin - är sammanvävda till en komplex 3D-struktur. De två första polymererna är polysackarider, som kan brytas ner till sockerarter och sedan omvandlas till bränsle i bioreaktorer. Lignin, å andra sidan, är en aromatisk polymer som kan omvandlas till användbara industrikemikalier. Enzymer från svampar kan bryta ner lignin, vilken är den svåraste av de tre polymererna att bryta ner, men forskare letar efter bakteriella enzymer som är lättare att producera.

I tidigare forskning, Guillermina Hernandez-Raquet och kollegor hade visat att tarmmikrober från fyra termitarter kunde bryta ner lignin i anaeroba bioreaktorer. Nu, i ett samarbete med Yuki Tobimatsu och Mirjam Kabel, de ville ta en närmare titt på processen genom vilken mikrober från de vedätande insekterna bryter ner lignin i vetehalm, och identifiera de ändringar de gör i detta material.

Forskarna lade till 500 tarmar från var och en av fyra högre termitarter för att separera anaeroba bioreaktorer och tillsatte sedan vetehalm som den enda kolkällan. Efter 20 dagar, de jämförde sammansättningen av det rötade halmen med den hos obehandlat halm. Alla tarmmikrobiomer bröt ner lignin (upp till 37%), även om de var mer effektiva på att bryta ner hemicellulosa (51 %) och cellulosa (41 %). Lignin som fanns kvar i halmen hade genomgått kemiska och strukturella förändringar, såsom oxidation av några av dess underenheter.

Forskarna antog att mikrobernas effektiva nedbrytning av hemicellulosa också kunde ha ökat nedbrytningen av lignin som är tvärbundet till polysackariderna. I framtida arbete, teamet vill identifiera mikroorganismerna, enzymer och ligninnedbrytningsvägar som är ansvariga för dessa effekter, som kan hitta tillämpningar i lignocellulosabioraffinaderier.