新型生物燃料可以替代当今柴油机的标准燃料

劳伦斯伯克利国家实验室的消息宣布，美国能源部（DOE）联合生物能源研究所（JBEI）的研究人员已经确定了一种潜在的新型先进生物燃料，可以替代当今的标准生物燃料。柴油发动机。它将是清洁的，绿色的，可再生的并在美国生产。完整的公告可在此处找到。

JBEI研究小组使用合成生物学工具对两种微生物（一种细菌和一种酵母）的菌株进行工程改造，以生产Bisabolane的前体，后者是植物中发现的萜烯类化合物的一种，并用于香料和调味剂中。该小组的初步测试表明，比沙泊烷的性质使其成为2号柴油的有前途的生物合成替代品。

JBEI的研究人员正在追求使先进生物燃料的生产在全国范围内具有成本效益的基础科学。正在探索的途径之一是倍半萜烯，即含有15个碳原子的萜烯化合物（柴油燃料通常含有10至24个碳原子）。

负责JBEI代谢工程计划的Taek Soon Lee是劳伦斯伯克利国家实验室（Berkeley Lab）的物理生物科学部的项目科学家，他说：“这是第一份报告Bisabolane作为D2柴油的生物合成替代品，并首次在大肠杆菌和酿酒酵母中产生了Bisabolene。这项工作也是高级生物燃料研究的原则证明，因为我们表明我们可以设计生物燃料目标，评估该燃料目标并使用我们设计的微生物生产燃料。 。一种？？？？

使Bisabolane成为柴油替代品的途径。

该团队有关该研究的论文已发表在《自然通讯》杂志上，题为“基于萜烯的先进生物燃料的鉴定和微生物生产。” Lee通讯作者该论文的主要作者Pamela Peralta-Yahya和Mario Ouellet，Rossana Chan，Aindrila Mukhopadhyay和Jay Keasling。

人们一直在寻找替代矿物燃料的先进生物燃料。用于多年生草和其他非食用植物的纤维素生物质以及农业废料的液体运输燃料的先进生物燃料因其替代汽油的潜力而受到高度吹捧。 ，柴油和喷气燃料。

JBEI的首席执行官兼先进生物燃料的领先主管机构Keasling指出：“我们迫切需要直接可替代石油衍生燃料的直接使用的可再生生物燃料，特别是对于不能电动的车辆。我们在《自然通讯》论文中描述的技术是朝着这个方向的重大进步。

Lee解释了在倍半萜区域的狩猎过程，即倍半萜具有高能量含量和理化特性，类似于柴油和喷气燃料。尽管植物是萜烯化合物的天然来源，但工程微生物平台将是大规模生产高级生物燃料的最便捷，最具成本效益的方法。

在早期的工作中，Lee和他的团队设计了一种新的代谢反应，该反应对于大肠杆菌和酿酒酵母中的生物合成至关重要（也称为甲羟戊酸途径），导致这两种微生物过量生产称为法呢基二磷酸酯（FPP）的化合物。可用酶处理以合成所需的萜烯。在最新的工作中，Lee的小组利用甲羟戊酸途径制造了比沙泊林，即比沙泊林的前体。

当他们开始这项工作时，研究小组不知道是否可以将比沙泊烷用作生物燃料，但他们根据其化学结构将其作为目标。他们的第一步是对作为混合物混合物一部分的市售双萘酚进行燃料性能测试。确信它们已经存在，研究人员随后利用生物合成从微生物培养物中提取了纯生物合成的比沙泊林，以氢化成比沙泊烷。随后的对重油四氢萘的燃料性能测试再次令人鼓舞。

Lee讲述了这个故事：B安息香具有与D2柴油几乎相同的性质，但其支链和环状化学结构使其冻结和浊点低得多，这对于用作燃料应该是有利的。一旦我们确认双倍四氢萘可能是一种良好的燃料，我们就设计了甲羟戊酸途径来生产前体双倍四氢萘。这与生产抗疟疾药物青蒿素的平台基本相同，只是我们引入了萜烯合酶，并进一步设计了改善比沙泊林在大肠杆菌和酵母中产量的途径。

“一旦获得了氢化生物合成双沙丁烯的全部燃料特性，我们便能够进行经济分析，并考虑生产变量，例如原料的成本和类型，生物质解聚方法，以及生物燃料的微生物产量。我们还将能够估计在氢化的商业化双倍半萜烯中存在的副产物（如法呢烷和芳构化的双倍半萜烯）的影响。李说。

Lee和他的同事希望用工程改造到大肠杆菌和酵母菌中的烯烃还原酶来代替双sabolene加氢的化学处理步骤，以便所有化学过程都在微生物内部进行。

展望未来，Lee说：“这种分子的酶加氢是一项非常具有挑战性的项目，并且将是一个长期目标。我们的近期目标是开发用于商业规模发酵罐的大肠杆菌和酵母菌株。此外，我们将研究使用生物质中的糖作为碳源来生产双油粗糖。

即使分两步进行，JBEI项目看起来也不错。看起来原料就是糖–如昨天所述，这是一种引起人们极大关注的产品。如果通过一些竞争解决了廉价食糖问题，那么像这样的项目就可以很好地推向市场。

通过。布莱恩·韦斯滕豪斯

资源：新型合成柴油