香蕉是许多热带和亚热带国家的主要食物和出口商品。根据联合国粮食及农业组织（FAO）的数据，香蕉是全球交易最广泛的水果之一。香蕉生产促进了农业发展，创造了就业机会，并维持了复杂的国际供应链。
厄瓜多尔是全球最大的香蕉出口国，每年生产约720万吨卡文迪许（Cavendish）香蕉[1]。香蕉产业是该国第二大经济部门，每年创造约30亿美元的收入[2]。然而，大规模生产会产生大量的木质纤维素废弃物，包括香蕉皮、假茎和茎部。每生产一吨香蕉，大约会产生2.13吨废弃物[3]。在厄瓜多尔，这相当于265万吨干残余生物质，如果管理不当，这些废弃物会降低土壤质量、污染水源并增加温室气体排放[2,4]。
鉴于人口持续增长和对能源需求的增加，农业废弃物因其木质纤维素成分而被广泛用于生物乙醇生产[[5], [6], [7]]。生物乙醇被视为化石燃料的有效替代品，并因能减少净温室气体排放而获得广泛认可。自2020年以来，全球生物乙醇产量每年增长4.2%。虽然小麦秸秆、玉米秸秆和稻壳常用于生物乙醇合成[[8], [9], [11]]，但香蕉茎（BP）仍是一种丰富但未得到充分利用的副产品。香蕉茎约占香蕉植物总生物量的13%[12]。由于其纤维含量[13,14]、生产细菌纳米纤维素的能力[4]以及用于纤维素乙醇生产的潜力[15]（其中优化了水解参数，获得了适合用S. cerevisiae发酵的80克/升葡萄糖），香蕉茎已有多种应用前景。
处理香蕉茎的一个主要挑战是其高水分含量（约90%），这使得干燥过程成本高昂且能耗大。采用双流程生物精炼方法，先提取香蕉茎汁再处理剩余的固体木质纤维素部分，可以克服这一限制。由于香蕉茎提取物中的可发酵糖含量较低，因此需要对其进行浓缩。然而，先前的研究表明，在果汁发酵过程中酵母会受到天然多酚的抑制。虽然木质纤维素水解物中的抑制通常归因于预处理产生的降解产物，但香蕉茎汁中的抑制可能是由于其中特定类型的天然多酚会破坏酵母细胞膜并阻碍发酵[16]。尽管在自然环境中，某些多酚（如儿茶素和邻苯二甲酸）作为植物化学防御系统的一部分，保护组织免受微生物侵袭，并参与生物“军备竞赛”[17,18]，但在发酵过程中，这些多酚可能会干扰或抑制乙醇生产。因此，控制微生物污染至关重要。在工业环境中，如果对竞争性微生物管理不当，乙醇损失可能超过1%体积比[19]。香蕉茎中的多酚含量具有杀菌作用，因此本研究不使用额外的杀菌剂。该方法评估了天然酚类化合物（以活性形式存在）对发酵过程的影响。
果汁提取后的剩余物质为木质纤维素。因此，在预处理过程中需要对其进行高温处理以释放糖单体。然而，由于高浓度的酚类化合物会干扰酵母膜完整性并影响发酵性能[[20], [21], [22]]，本研究将酚类化合物的去除视为纤维预处理步骤，同时保留酚类化合物作为副产品。这种初步的酚类化合物提取方法有两个优点：既能回收高价值化合物，又能降低发酵前的底物中的酚类负荷。
将酚类化合物的回收作为初始步骤，使这种生物精炼模型能够将农业废弃物转化为食品、制药和化妆品行业的有价值产品[23,24]，同时生产可持续的生物乙醇。这种循环策略减少了环境影响，满足了全球对可再生能源日益增长的需求。因此，控制生物质衍生底物中的酚类含量对于维持高效的发酵过程至关重要[19]。在此背景下，不应将酚类化合物的固相提取视为孤立步骤，而应视为多产品生物精炼过程中的战略第一步。
因此，本研究旨在通过生物精炼方法提高香蕉茎的附加值，具体内容包括：(i) 使用标准程序[15,25]中的乙醇红菌株（Ethanol red strain）研究纤维素乙醇的生产及其受先前酚类提取的影响；(ii) 直接发酵浓缩后的香蕉茎汁，重点研究酚类化合物在发酵抑制中的作用，使用从香蕉废弃物中分离出的野生S. cerevisiae菌株，基于这样的假设：本地适应的酵母可能对香蕉环境中存在的特定抑制剂具有更强的耐受性。
