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使用光生物反應器設備培養微藻 利用“B因子”引導誘變方法增強里氏木霉內切葡聚 糖酶產(chǎn)生的TrEGI熱穩定性 日前，包括美日等國在內的多國政府均為生物燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了多項扶持措施。據悉，目前有31個(gè)國家確定了生物燃料調合標準，有19個(gè)國家和地區實(shí)施了燃料免稅和生產(chǎn)補貼政策。 正當生物燃料的研發(fā)在全球如火如荼地進(jìn)行時(shí)，科學(xué)家已計劃通過(guò)改變原材料生長(cháng)的“環(huán)境因素”，來(lái)提高生物燃料生產(chǎn)的效率，并降低生產(chǎn)成本。 光生物反應器培養微藻 據物理學(xué)家組織網(wǎng)日前報道，西班牙阿利坎特大學(xué)聚合物加工與熱解研究小組設計并開(kāi)發(fā)了一種光生物反應器設備。這種設備可以有效培養微藻，而微藻在生產(chǎn)生物燃料、農業(yè)食品、醫藥行業(yè)等領(lǐng)域都具有較大價(jià)值。 據了解，這種光生物反應器設備極易擴大生產(chǎn)規模。研究人員表示，與現有的生物反應器相比，利用二氧化碳與光傳輸調整藻類(lèi)生長(cháng)的環(huán)境因素，在大批量生產(chǎn)過(guò)程中將需要更少的清潔和維護操作。 眾所周知，由于傳統化石燃料的負面影響和全球氣候變暖現象推動(dòng)了生物燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在生物燃料的眾多原材料中，藻類(lèi)具有很多優(yōu)勢：繁殖快、不需占用農業(yè)用地、不需要清潔水也可生長(cháng)，最重要的是藻類(lèi)產(chǎn)生的藻油可直接轉化為生物柴油燃料。根據藻類(lèi)品種的不同，可以獲得抗生素、多不飽和脂肪酸、酶、蛋白質(zhì)、維生素、甘油三酸脂或抗氧化劑等極具工業(yè)價(jià)值的產(chǎn)品。 該研究小組負責人安東尼奧·馬爾西利亞·戈米斯表示：“原材料起初取自于海藻，近15年來(lái)，對微型藻類(lèi)培養的研究掀起了熱潮。人們已將其視為燃料油的替代品。實(shí)驗證明，通過(guò)光生物反應器可以極大地提高微藻產(chǎn)能。” 生物燃料轉化的理想溫度 據物理學(xué)家組織網(wǎng)近期報道，美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗室利用新技術(shù)改進(jìn)了一種高溫酶突變體。這種突變體能夠在所需溫度范圍內具有較好的活性和穩定性。研究表明，重組纖維素酶對于表達酶的活性和穩定性具有深遠的影響。這將對生產(chǎn)生物燃料具有指導性意義。 研究人員發(fā)現，在65℃—70℃的環(huán)境下從木質(zhì)纖維素中生產(chǎn)生物燃料是極有效率的。新的技術(shù)在此溫度范圍內提高纖維素酶的能力將纖維素分解為發(fā)酵糖。 據了解，該技術(shù)采用“B因子”引導誘變方法，增強里氏木霉的內切葡聚糖酶產(chǎn)生的TrEGI熱穩定性（里氏木霉是一種重要的生產(chǎn)纖維素酶的菌種）。在高溫下，使用纖維素酶水解木質(zhì)纖維素具有很大優(yōu)勢：在高溫預處理下粘度降低；微生物污染風(fēng)險減少；兼容性增強。這樣就具有了較高的固體負荷，還加快了傳質(zhì)和水解速度。 然而，里氏木霉纖維素酶在50℃以上不太穩定，因此使用“B因子”法改善纖維素酶的熱穩定性。像所有的蛋白質(zhì)一樣，纖維素酶是由單個(gè)氨基酸鏈連接在一起而成，每一個(gè)氨基酸在對應酶中都具有“B因子”值，該數值對應氨基酸的靈活性。具有越高“B因子”值的氨基酸靈活性越好。酶中最活躍的氨基酸在蛋白質(zhì)熱應力下最容易分離。因此通過(guò)突變氨基酸固定酶，并降低“B因子”值以支撐結構，進(jìn)而增強蛋白質(zhì)的熱穩定值。 研究人員篩選1.1萬(wàn)個(gè)TrEGI突變體，隨后經(jīng)過(guò)50℃的預處理，最后確認約500個(gè)變異菌種候選，再使用“B因子”引導誘變。改造后的TrEGI，在溫度范圍50℃—60℃之間時(shí)，其活性為原纖維素酶對不溶性木質(zhì)纖維素基質(zhì)的兩倍。在模式菌株粗糙脈孢菌中經(jīng)過(guò)改造的TrEGI能夠在60℃時(shí)水解木質(zhì)纖維素生物質(zhì)，其轉化效率與原纖維素酶在50℃時(shí)一樣。經(jīng)對比發(fā)現，TrEGI突變體在大腸桿菌提取物以及模式釀酒酵母菌中，在較高溫度下活性較低。這一實(shí)驗結果將有助于提高從木質(zhì)纖維素中生產(chǎn)生物燃料的轉化效率。
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科學(xué)家利用“環(huán)境因素”提高生物燃料生產(chǎn)效率
來(lái)源：環(huán)球糧機網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2015-02-10 18:38:54
摘要：使用光生物反應器設備培養微藻 利用“B因子”引導誘變方法增強里氏木霉內切葡聚 糖酶產(chǎn)生的TrEGI熱穩定性 日前，包括美日等國在內的多國政府均為生物燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了多項扶持措施。據悉，目前有31個(gè)國家確定了生物燃料調合標準，有19個(gè)國家和地區實(shí)施了燃料免稅和生產(chǎn)補貼政策。
