美將生物質(zhì)能直接轉(zhuǎn)化為乙醇

美國佐治亞大學的一項研究發(fā)現(xiàn)，他們對能降解木質(zhì)纖維素的細菌嗜熱木聚糖酶進行遺傳改造后，其直接將以柳枝稷為原料的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化成了乙醇燃料，發(fā)表在最新一期《美國國家科學院院刊》上的該研究未來有望實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，生產(chǎn)出物美價廉的燃料。

在利用柳枝稷和巴茅根等非食物農(nóng)作物生物質(zhì)能制造具有成本效益的生物燃料的過程中，面臨的一個主要“攔路虎”是利用微生物發(fā)酵制造乙醇之前，要對植物進行預(yù)處理—將植物的細胞壁破解，科學家們一直沒有找到很好的辦法，因此，也拖慢了科學家們用生物質(zhì)能生產(chǎn)生物燃料的步伐。

現(xiàn)在，佐治亞大學富蘭克林文理學院遺傳學系教授珍妮特·威斯特菲爾玲和該校生物能源科學中心(由美國能源部資助)的研究人員，歷時兩年半的研究，對細菌嗜熱木聚糖酶進行了遺傳改造，經(jīng)過改造后的菌株成功地承擔了拆解植物生物質(zhì)能細胞壁的任務(wù)，摒棄了預(yù)處理過程。

威斯特菲爾玲及其同事刪除了嗜熱木聚糖酶的一個乳酸脫氫酶基因，引入了制造乙醇的熱纖梭菌的一個乙醛/乙醇脫氫酶基因，經(jīng)過遺傳改造的嗜熱木聚糖酶因此擁有了把糖發(fā)酵成乙醇的能力。研究結(jié)果表明，這種經(jīng)過改造的嗜熱木聚糖酶菌株把柳枝稷生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化成了它的總發(fā)酵終產(chǎn)物的70%，相比之下野生型菌株的產(chǎn)量為0。

威斯特菲爾玲說：“現(xiàn)在，不需要任何預(yù)處理過程，我們拿過柳枝稷，將其磨成粉末，添加低成本的、極少量的鹽培養(yǎng)基，在另一端就能得到乙醇，最新研究朝著一種經(jīng)濟上可行的工業(yè)過程邁出了第一步。”

威斯特菲爾玲表示，自然界的很多微生物都被證明擁有非常強大的化學和生物學能力，但面臨的最大挑戰(zhàn)是研發(fā)出好的遺傳系統(tǒng)來使用這些微生物，系統(tǒng)生物學使我們可以對生物體進行操控，讓它們完成此前根本無法做到的事情，最新研究就是最好的例證。

得到的生物燃料除了有乙醇，還有丁醇和異丁醇(可與乙醇相媲美的交通燃料)以及其他燃料和化學物質(zhì)。威斯特菲爾玲說：“最新研究是一個開始，證明我們可以對生物體進行操控，生產(chǎn)出真正可持續(xù)的產(chǎn)品。”