美國用轉基因細菌合成高能生物燃料

在需要最小化燃料重量時，高能燃料非常重要。有一種從樹木中提煉的化合物蒎烯，經二聚化后生成蒎烯二聚體，已證明其能量密度和航空燃料JP-10相當。美國佐治亞理工學院與聯(lián)合生物能源研究院科學家通過轉基因工程改造細菌，讓它們能合成蒎烯，有望替代JP-10用在導彈發(fā)射及其他航空領域。從石油中提煉JP-10供給有限，將來生物燃料有望補其不足，甚至促進新一代發(fā)動機的開發(fā)。相關研究發(fā)表在最近的美國化學協(xié)會（ACS）《合成生物學》雜志上。

據(jù)物理學家組織報道，在前期生物工程的研究階段，論文第一作者、佐治亞理工學院研究生斯蒂芬·沙瑞亞在該校副教授帕瑪拉·佩拉塔-雅海亞的指導下，已將蒎烯產量提高了6倍。他們正在研究替代酶，將其插入大腸桿菌以產生蒎烯，已選定的酶分為2類：3種PS（蒎烯合成酶）和3種GPP（香葉基二磷酸合成酶），通過實驗來尋找最佳組合以獲得最高產量。目前，他們已將產量提高到32 mg/L。但要和來自石油的JP-10競爭，產量還要提高26倍，佩拉塔-雅海亞說，但這也在生物工程大腸桿菌的可能范圍內。

佩拉塔-雅海亞認為，目前的障礙在于系統(tǒng)內部的一個抑制過程?！拔覀儼l(fā)現(xiàn)，是酶被基質所抑制，這種抑制取決于濃度?！彼f，“目前我們需要的是在高濃度基質中不會被抑制的酶，或在整個反應中能維持基質低濃度的方法，這兩方面都比較困難，但并非無法克服?！?/p>

每桶石油中能提取的JP-10是有限的，加上樹木提取物也幫助不大，供給不足讓JP-10價格約為25美分/加侖，因此生產高能生物燃料替代品比生產汽油或柴油替代品更有優(yōu)勢?！叭绻芯科吞娲?，就要與3美分/加侖競爭，這需要一個長期優(yōu)化的過程?！迸謇?雅海亞說，“而我們是在和25美分加侖競爭，需要的時間更短。”

“雖然我們還處在幾毫克/升的水平，但由于我們研究的替代品比柴油或汽油替代品價值更高，也就意味著我們離目標更近。”佩拉塔-雅海亞說。從理論上講，要讓生產蒎烯的成本低于石油提煉是可能的。如果最終的生物燃料表現(xiàn)良好，將為輕質高能發(fā)動機燃料打開新的大門，增加高能燃料的供給。

“我們制造的是一種可持續(xù)的、高能量密度的戰(zhàn)略性燃料，但還處于前期形式，”佩拉塔-雅海亞說，“我們正在集中制造一種‘試行’燃料，看起來就和來自石油的燃料一樣，以適應目前的銷售系統(tǒng)?！?/p>