Một trong những khó khăn khi lên men dịch thủy phân sinh khối thực vật là rất ít vi sinh vật có khả năng lên men xylose (chiếm 20 – 30 % lượng đường tạo ra). Cả nấm men S. cerevisiae và vi khuẩn Z. mobilis đều không có khả năng này. Trong số hơn một nghìn loài nấm men được biết chỉ có 4 loài có khả năng lên men xylose ở các mức độ khác nhau. Hiện nay nấm men Pachysolen tannophilus đang được sử dụng trong lên men dịch thủy phân hemicellulose (sản phẩm chủ yếu là xylose) để tạo ethanol. Tuy nhiên nấm men P. tannophilus không tích lũy được quá 2 % ethanol trong canh trường và điều này là hạn chế rất lớn trong sản xuất. Chính vì những lý do đó hiện nay có nhiều nhóm nghiên cứu đang tập trung vào cải thiện đặc tính chủng giống theo hướng chuyển các gene cần thiết cho khả năng lên men xylose vào S. cerevisiae.
Đã có một số thành tựu nhất định đạt được trong lĩnh vực này, tuy nhiên để tiếp cận được với sản xuất công nghiệp những chủng giống này còn phải có được cải thiện nhiều hơn nữa. Một trong những hướng nghiên cứu cũng được thực hiện khá tích cực là tạo những chủng E. coli có khả năng lên men đồng thời nhiều loại đường và phát triển được trên những môi trường có thành phần đơn giản hơn. Nhiều kết quả khả quan đã đạt được tuy nhiên việc ứng dụng các chủng E. coli tái tổ hợp còn vấp phải những khó khăn như dải pH hoạt động rất hẹp và ở vùng trung tính (pH 6 - 8), độ an toàn của E.coli đối với con người và môi trường, cũng như khả năng sử dụng sinh khối của E. coli sau khi lên men ít được nghiên cứu. Tương tự như vậy cũng có nhiều nghiên cứu trong việc chuyển các operon mã hóa khả năng đồng hóa xylose và các enzyme trong con đường pentozophosphate sang Z. mobilis. Những chủng Z. mobilis tái tổ hợp có khả năng chuyển hóa cả glucose và xylose ở trạng thái hỗn hợp sang ethanol và điều này rất có ý nghĩa trong lên men dịch thủy phân. Z. mobilis cũng có chung nhược điểm như E.coli là hoạt động ở pH trung tính và điều này gây cản trở trong việc ngăn chặn dịch lên men khỏi các vi sinh vật khác. Với S. cerevisiae việc đảm bảo chống nhiễm trùng sẽ dễ dàng hơn do nấm men này hoạt động ở pH mang tính axit. Một số loại vi sinh vật khác cũng được nghiên cứu nhằm ứng dụng trong lên men sinh ethanol như Clostridium thermocellum, Neurospora crassa, Zygosaccharomyces rouxii…tuy nhiên những vi sinh vật này có hạn chế là khả năng tích lũy ethanol rất thấp (Dien, 2003; Sedlak and Ho, 2004; Zaldivar, 2005).