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日益高漲的油價(jià)令美國(guó)人頭疼。過(guò)去兩年中普通汽油全美平均價(jià)每加侖從1.9美元直升到3.5美元，加州更是突破4美元，人們對(duì)新型綠色燃料取代傳統(tǒng)化石燃料的愿望越發(fā)迫切。美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校化學(xué)系助理教授張嘉瑜(Michelle Chang)和她的研究團(tuán)隊(duì)，用基因轉(zhuǎn)換和替代酶的方式從大腸桿菌中獲取可替代汽油和柴油的生物燃料丁醇。這個(gè)突破性發(fā)現(xiàn)令人們有望從加油站購(gòu)買(mǎi)到低成本綠色生物燃料。

 

廣泛分布在土壤中的梭菌會(huì)自然產(chǎn)生一種化學(xué)物丁醇，它是繼乙醇后被稱(chēng)為第二代的新型生物燃料。張嘉瑜對(duì)中新社記者表示，通過(guò)細(xì)菌基因改造獲取生物燃料為傳統(tǒng)化學(xué)研究賦予新的含義。許多學(xué)者，包括一些生物燃料公司，已經(jīng)通過(guò)基因改變梭菌的方法來(lái)增強(qiáng)其獲取丁醇的能力，還有的將外源基因植入酵母菌或大腸桿菌中產(chǎn)生丁醇。目前的研究方法是將梭菌合成丁醇的5個(gè)酶植入上述菌內(nèi)，但因?yàn)闊o(wú)法克服因中間體不穩(wěn)定返回原料的瓶頸問(wèn)題，一公升細(xì)菌培養(yǎng)液獲取丁醇不足0.5克，遠(yuǎn)不夠人們對(duì)生物燃料的大量需求。

 

張嘉瑜的突破性發(fā)現(xiàn)是將梭菌合成丁醇的5種酶中的2個(gè)用來(lái)源于其他細(xì)菌具有相似功能的酶取代，并植入大腸桿菌中，替換后的酶大幅度降低了中間體的逆反應(yīng)速度，避免丁醇在獲取過(guò)程中因中間體不穩(wěn)定導(dǎo)致產(chǎn)量低的問(wèn)題。

 

“以這種方式可以在每公升大腸桿菌培養(yǎng)液中獲取5克丁醇，是目前最高獲取能力的10倍”，張嘉瑜說(shuō)。這個(gè)極具突破性的研究成果刊登在上周的《自然—化學(xué)生物學(xué)》雜志上。

 

與從糧食中獲取的乙醇相比，丁醇更具優(yōu)點(diǎn)。張嘉瑜實(shí)驗(yàn)室的博士后溫淼對(duì)記者表示，目前美國(guó)汽油的乙醇添加量占10%左右，但丁醇較乙醇更接近汽油，能量含量高，揮發(fā)性小。相比乙醇需要汽車(chē)運(yùn)輸，丁醇使用管道便可節(jié)省成本。

 

張嘉瑜和她的研究團(tuán)隊(duì)目前正在進(jìn)行產(chǎn)量提高的研究。她說(shuō)，“如果再做一些必要的改進(jìn)，我們會(huì)做得更好，丁醇的獲取量將提高2-3倍，有望進(jìn)入規(guī)模生產(chǎn)。”

 

出生在加州圣地亞哥的張嘉瑜是第二代華裔，父母來(lái)自臺(tái)灣。張嘉瑜在加州大學(xué)圣地亞哥分校獲得生化和法國(guó)文學(xué)學(xué)士，并在麻省理工學(xué)院獲得化學(xué)博士。她曾經(jīng)獲得多個(gè)國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)，2008年以對(duì)細(xì)菌獲取燃料的研究獲美國(guó)35歲以下青年發(fā)明家獎(jiǎng)。