生物谷：據(jù)physorg網(wǎng)站2007年6月12日?qǐng)?bào)道,，在歐洲海底含硫?qū)又侣癫赜幸环N稱之為“極端微生物”的微生物種類,。將其稱之為“極端微生物”是因?yàn)樗麄兡軌蛟跇O端環(huán)境下生活,，并大量繁殖,。或許這種想法似乎是有點(diǎn)激進(jìn),，即這些生物體和與他們相關(guān)的酶不知何故成為了開啟基于可再生生物燃料木質(zhì)纖維素乙醇的新運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)的鑰匙,。
這就是美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室一個(gè)國(guó)內(nèi)資助研究項(xiàng)目的理念，該項(xiàng)目已經(jīng)進(jìn)入了第二個(gè)年頭,。與研究人員尋找便宜和有效處理纖維素生物質(zhì)方法制造木質(zhì)纖維素乙醇一樣，桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室該項(xiàng)目的目標(biāo)是成功論證能夠制造極端酶的各種計(jì)算工具和酶工程方法,。
生物質(zhì)處理對(duì)于乙醇制造相當(dāng)關(guān)鍵
布萊克.錫莫恩斯是加州利弗莫爾市桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的一名化學(xué)工程師和項(xiàng)目領(lǐng)頭人,。他說，防礙木質(zhì)纖維素乙醇成為有用的運(yùn)輸燃料的主要障礙不是木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的有用性問題,，而是其有效和劃算的處理方法問題,。
錫莫恩斯說，“生物質(zhì)生產(chǎn)不是我們所關(guān)心的問題,。每年木材,、農(nóng)業(yè)及各種草和具有能源潛力的農(nóng)作物估計(jì)可以制造出十億多噸生物質(zhì),。不幸的是，你不能只是揀起一根樹枝,，然后把它插入一個(gè)酶反應(yīng)器中,，發(fā)酵成糖再制成具有各種功效的乙醇。將木質(zhì)纖維素材料轉(zhuǎn)化成乙醇的處理過程是非常困難的,，且成本高昂,。”
錫莫恩斯稱，那種處理方法的特征是,，采取幾種預(yù)處理方法將木纖維質(zhì)材料分解成容易轉(zhuǎn)化的聚合體,。
繼續(xù)以樹枝分析為例，錫莫恩斯稱實(shí)驗(yàn)室處理首先將生物質(zhì)剁碎,，以減小其尺寸,，然后將其投入淡酸預(yù)處理反應(yīng)器中。反應(yīng)器將把生物質(zhì)分解成纖維素,、半纖維素和木質(zhì)素,。從生物質(zhì)中分離出來的半纖維素和纖維素在最終產(chǎn)品恢復(fù)和放回酶反應(yīng)器將聚合體解構(gòu)成發(fā)酵糖之前必須進(jìn)行其它處理和酸性中和。錫莫恩斯稱,，這一處理一點(diǎn)也不迅速和有效,，相反卻非常昂貴。
利用自然界中自然存在的極端酶
從極端微生物中分離出來的酶可幫助解答這一令人煩惱的處理之迷,。錫莫恩斯說,，桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室目前感興趣的生物物體是硫磺礦硫化葉菌，這是幾年前由德國(guó)研究員杰奧格.利皮斯發(fā)現(xiàn)的一種可以分離出極端酶的生物體,。從硫磺礦硫化葉菌提取出纖維素酶,，我們知道纖維素酶存在于生物體中，可以使生物在硫磺酸性環(huán)境中繁殖生長(zhǎng),。纖維素酶具有一種無(wú)法解釋得清的自然特性,，可有效將纖維素轉(zhuǎn)化為糖。
錫莫恩斯說,，“像糖一樣的生物物質(zhì)通常能提供一種能夠轉(zhuǎn)化為某些可用輸出的非常容易的能源媒介,。桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研究人員中很明顯有一少部分研究人員在尋求從硫磺礦硫化葉菌中提取酶，并將這些酶應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成纖維素乙醇的處理,。”
錫莫恩斯說,，極端酶可以在許多地方找到，比如溫泉和金礦,，甚至在漏水熱水器的鐵銹中也能找到,。當(dāng)其它研究人員正檢測(cè)常用生物質(zhì)，并試圖在高溫和低酸堿度下提取酶時(shí),，桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室卻采取了非常有效的相反方法,。
錫莫恩斯問到,，“為什么不用從生物體自然狀態(tài)中分離出真正的極端酶的方法取替嘗試從生活在相當(dāng)良好環(huán)境中的生物體中提取極端酶的方法呢？”他說,，桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)將生產(chǎn)這些極端酶的脫氧核糖核酸引入實(shí)驗(yàn)室,，然后利用一種稱之為“定點(diǎn)突變”的技術(shù)處理和最優(yōu)化酶基因序列，使其具有我們所期望的改良特性,。桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室使用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)對(duì)這些突變進(jìn)行了鑒別,，將極端酶與更具良性的類似酶進(jìn)行比較，以鑒別出我們感興趣的關(guān)鍵基因序列,。
