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基因工程细菌可能生产廉价生物燃料

了解转基因细菌如何彻底改变纤维素乙醇的生产,实现高效生物燃料生产。

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新一批转基因细菌或许能够大幅降低从木屑和柳枝稷等坚硬材料中生产乙醇的成本,从而推动这个新兴的乙醇产业,使其更接近于利用农业和林业废弃物生产具有商业竞争力的替代燃料的目标。

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由纤维素(存在于玉米秸秆和木屑等中的糖类)制成的乙醇,正被推广为化石燃料的环保替代品,其优势在于不使用玉米等粮食作物作为原材料 [路透社]。

从玉米和甘蔗中生产乙醇相对容易,因为酵母可以将易于获取的糖分和淀粉转化为乙醇。

纤维素则提出了更严峻的挑战。纤维素纤维包含比淀粉中更长的多糖链,并且被木质素和半纤维素包围。木质素和半纤维素将纤维连接在一起并提供强度。这使得它们非常坚硬——足以支撑一棵树——但也使得其中的糖分极难获取 [Ars Technica]。

将纤维素转化为乙醇涉及两个步骤:使用酶将复杂的纤维素分解为葡萄糖等简单糖类,然后使用酵母将糖发酵成乙醇。这两个步骤都会增加乙醇的成本 [《技术评论》]。

在发表于《美国国家科学院院刊》[需要订阅] 的新研究中,研究人员创造了一种名为 ALK2 的转基因细菌,它既能减少酶的使用,又能更有效地转化糖分。研究人员表示,这种新细菌可以在高达 122 华氏度(约 50 摄氏度)的温度下工作,这比以前用于乙醇生产的微生物有了很大改进,后者在 98.6 华氏度(约 37 摄氏度)时就会停止工作。主要研究员 Lee Lynd 表示,在更高的温度下,这个过程所需的昂贵酶减少了 2.5 倍。这种新细菌还可以同时转化纤维素中存在的所有五种糖。

Lynd 说:“这种细菌可以发酵所有这些糖,而且是同时发酵” [《新科学家》]。

图片来源:flickr/grendelkhan

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