生物燃料領(lǐng)域基因工程技術(shù)的應(yīng)用

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摘要:在全球工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展下，燃料能源的需求出現(xiàn)了建筑的增加，可再生生物燃料的重要性被愈發(fā)的凸顯出來。煤炭、石油和天然氣為主要原料的化石能源依舊是各國的主要能源，但是這些能源的使用不僅會導(dǎo)致一系列的環(huán)境問題，供需的差距也在越來越大，生物燃料領(lǐng)域的內(nèi)容具有更大的優(yōu)勢需要進(jìn)行挖掘。

關(guān)鍵詞:基因工程技術(shù);生物燃料;應(yīng)用

基因工程技術(shù)的出現(xiàn)讓各個國家都開始對該領(lǐng)域進(jìn)行重視，因此該技術(shù)不僅是生物科學(xué)中的前沿技術(shù)，也對社會的各個領(lǐng)域發(fā)展具有重要的推動作用。基因工程技術(shù)的出現(xiàn)的時間雖然是比較晚的，但是它已經(jīng)在很多領(lǐng)域都創(chuàng)造出了很大的奇跡，向人們展示出了巨大的科學(xué)價值，將其應(yīng)用在生物燃料領(lǐng)域也必定具有很大的發(fā)展，對全球可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略目標(biāo)實現(xiàn)具有非常重要的意義。

一、基因工程技術(shù)的概述

基因工程技術(shù)指的就是將人工分離和經(jīng)過修飾的基因?qū)氲缴矬w基因組當(dāng)中，然后的引起生物體性狀的可遺傳修飾。對于基因工程技術(shù)來說，它與傳統(tǒng)生物技術(shù)是一脈相承的，但是兩者在基因轉(zhuǎn)移的范圍和效率上又具有明顯的不同。首先，傳統(tǒng)的生物技術(shù)一般只能在生物種內(nèi)的個體間進(jìn)行基因重組，但是基因工程技術(shù)的基因轉(zhuǎn)移是不會受到種間親緣關(guān)系限制的;其次，傳統(tǒng)的雜交和選擇技術(shù)一般只能在生物個體水平中進(jìn)行，不能準(zhǔn)確的選擇某個基因，但是基因工程技術(shù)轉(zhuǎn)移基因的功能是比較明確的，并且后代的表現(xiàn)形式是可以進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)期的。就此來看，基因工程技術(shù)可以說是傳統(tǒng)生物技術(shù)的一個發(fā)展和補充。

二、生物燃料技術(shù)的現(xiàn)狀

(一)生物柴油生物柴油是優(yōu)質(zhì)石化燃料的重要替代品，它在性能方面與普通柴油是及其相似的，因此被稱為是“綠色柴油”。生物超有一般都是從動植物油脂中提取出來的，基本上都是自然界中可持續(xù)供應(yīng)得到的原料。對于生物柴油來說，它的發(fā)展瓶頸之一就是原料的供給問題。生物柴油的原料發(fā)展具有多樣性，一般是因地制宜，通過這樣的方式來推動生物柴油的產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。對于我國來說，想要發(fā)展生物柴油，就需要因地制宜，走原料多元化的發(fā)展道路，其中比較關(guān)鍵性的內(nèi)容就是對生物原料的拓展。一般來說，制備生物柴油的方法主要可以分為物理法和化學(xué)法，物理法主要是包括直接使用法、混合使用法和微乳液法;化學(xué)法主要包括高溫?zé)崃呀夥ê王ソ粨Q法，其中的酯交換法是目前工業(yè)生物柴油生產(chǎn)比較常用的方法。1．酸或堿催化法在酸或堿的催化之下，油脂和低碳醇會進(jìn)行酯化和酯交換反應(yīng)，在反應(yīng)之后對下層的粗甘油進(jìn)行去除，然后回收出售，上層的油脂在經(jīng)過洗滌干燥之后就會得到生物柴油。酸或堿催化法對于原料的油脂要求是比較高，一般會產(chǎn)生一定的廢物，并且在回收利用方面也存在著一定的難度，整體的生產(chǎn)工藝也比較復(fù)雜。2．生物酶法生物酶法就是油脂和低碳醇在酶催化劑的作用下進(jìn)行酯化反應(yīng)聲場的生物柴油。對于生物酶法來說，它的主要特點就是清潔、環(huán)保且高效，但是因為脂肪酶具有較高的價格，因此會有比較高的成本，反應(yīng)的條件也較為嚴(yán)格，因此的在進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用的時候還會面臨很大的挑戰(zhàn)，需要加強(qiáng)深入研究的力度。3．工程微藻法微藻再生生物質(zhì)能源生產(chǎn)方面具有巨大的潛力，因為它的生物柴油產(chǎn)量是比較高的。使用這種方式來制備生物柴油主要就是通過基因工程技術(shù)來構(gòu)建和培養(yǎng)富油的微藻，從藻類中提取油脂成分，再進(jìn)行酯交換反應(yīng)。對于工程微藻法來說，它的優(yōu)越性主要在于生產(chǎn)力上，還可以對農(nóng)業(yè)資源進(jìn)行節(jié)省，對環(huán)境也不會造成嚴(yán)重的破壞。

(二)纖維素乙醇纖維素原料的來源比較廣，總量也比較豐富，因此纖維素乙醇的開發(fā)和利用會受到更煩的關(guān)注和重視。近些年來，纖維素乙醇的研究和發(fā)展在全世界都受到了很大的重視，它作為先進(jìn)的生物能源典型代表產(chǎn)品，如果進(jìn)行了技術(shù)的突破，就會得到很大的發(fā)展。對于纖維素乙醇技術(shù)來說，需要進(jìn)行進(jìn)一步的開發(fā)，主要有五個方面需要進(jìn)行重視:一是開發(fā)可搞笑水解新型木質(zhì)纖維素原料;二是對新型溫和預(yù)處理工藝進(jìn)行發(fā)展;三是開發(fā)新型搞笑纖維素降解酶系;四是開發(fā)研究木質(zhì)素高效利用技術(shù);五是開發(fā)乙醇發(fā)酵菌株。通過這些技術(shù)的開發(fā)，可以更好的降低工藝成本和酶成本，同時也能降低相關(guān)的環(huán)境成本，對突破成本瓶頸具有重要的意義。

三、基因工程技術(shù)在生物燃料生產(chǎn)中的應(yīng)用

(一)基因工程技術(shù)增加生物丁醇產(chǎn)量生物丁醇是新時代的生物燃料，它的原料生產(chǎn)工藝與生物乙醇有著極大相似性，并且比生物乙醇具有更高的熱值。但是就目前來說，生物丁醇的轉(zhuǎn)化率是比較低的，需要相關(guān)的研究人員對生物丁醇的生物轉(zhuǎn)化機(jī)制進(jìn)行深入的研究，只有這樣才可以尋找出更為有效的解決方法。一般來說，使用生物基因工程技術(shù)可以對生物定存的合成途徑進(jìn)行一定的編輯和修改，也可以通過對其他分支途徑進(jìn)行抑制刪除的方式，進(jìn)一步的提高生物丁醇的產(chǎn)率，進(jìn)而更好的提高生物燃料的成本競爭優(yōu)勢。

(二)基因工程技術(shù)提高微藻油脂含量在對生物柴油進(jìn)行生產(chǎn)的過程中，微藻已經(jīng)成為新一代的原料，它具有非常強(qiáng)大的潛力價值，但是因為多種因素的影響，在開放的環(huán)境中，微藻油脂積累的數(shù)量是很難超出30%的，想要對油脂含量進(jìn)行有效的提升，就需要繼續(xù)開發(fā)和研究，對新的基因工程藻類菌株進(jìn)行研究。就目前來看，基因工程改造的微藻菌株在脂質(zhì)積累的研究中已經(jīng)取得了重要的進(jìn)展，對于未來的微藻原料在生物燃料中的生產(chǎn)的來說，它將發(fā)揮出巨大的潛力。

(三)基因工程技術(shù)提高微生物對產(chǎn)物的耐受性在微生物的發(fā)酵過程中，乙醇等產(chǎn)物的生成會對生物本身的生理活性造成一定的抑制，這樣就會讓降低微生物細(xì)胞的密度，進(jìn)而影響到生物燃料的產(chǎn)率。想要對這些不利影響進(jìn)行降低，相關(guān)的研究人員需要加強(qiáng)這方面的研究，對微生物產(chǎn)物抑制機(jī)制所涉及到的基因進(jìn)行分析，進(jìn)一步提升微生物對產(chǎn)物的耐受性。

四、結(jié)語

綜上所述，生物燃料作為未來的替代能源之一，具有非常廣闊的應(yīng)用前景，但是目前受到技術(shù)的限制，還存在著一定的問題，相關(guān)的研究人員需要進(jìn)一步的借助基因工程技術(shù)對其進(jìn)行發(fā)展，增強(qiáng)應(yīng)用的而效果。相信在不久的將來，生物燃料會在基因工程技術(shù)的協(xié)助之下得到更好的進(jìn)步和發(fā)展。

參考文獻(xiàn):

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作者：朱俊 單位：湖北大學(xué)知行學(xué)院