第14章 利用细菌生产生物燃料的脂质 段愿
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六年级科学上册复习资料第一单元显微镜下的世界1、微生物在大自然中分布极广,空气中、水中、泥土中、动植物的体内和体表,,都有微生物。
水滴中的那些小家伙,还有细菌、霉菌,病毒都是不同种类的微生物。
2、微生物是一类非常微小的生命体,通常要借助显微镜才可以看清楚。
3、荷兰人列文虎克发现了微生物,并制作了显微镜4、自制酸奶的步骤:材料:牛奶、玻璃瓶、酸奶、小勺、杯子、温度计、锅、高压锅等。
步骤:(1)在鲜牛奶里参加1~2 勺白糖,煮开几分钟。
(2)待牛奶冷却到 35~40℃,参加两勺酸奶,细心搅匀。
(3)再倒进消毒过的保温容器里,盖上盖子。
(4)保温 5~6 小时后,酸奶就做成了。
现象:牛奶变成了粘稠的酸奶。
结论:细菌将牛奶中的一部分糖转化成了酸。
5、牛奶变成酸奶,是因为酸奶中有一种名为乳酸菌的细菌。
在适宜的温度下,乳酸菌会使牛奶发酵成酸奶。
6、细菌体积微小,几万个细菌合在一起才有头发丝那么粗,他们有三种基本形态:杆菌、球菌、螺旋菌。
7、细菌也要吃食物,有的细菌利用阳光自己制造食物、有的细菌从动植物身上吸收养料。
8、细菌的繁殖很快,一个细菌可以在数小时内繁殖出几百万甚至上亿个后代。
9、细菌的功:利用细菌生产新的食物,利用细菌生产药品和生物塑料。
过:有的细菌会致病。
10、物体在温暖和潮湿的环境条件下,容易发霉。
11、青霉分泌出的某种物质能杀死细菌,这种物质叫青霉素。
12、胡克发现了细胞。
13、细胞是构成生命体的基本单位。
第二单元我们的地球1、按照火山活动的历史,可分为:活火山、死火山、休眠火山。
2、古代的人们凭直觉来认识地球,提出了“天圆地方”的猜想。
3、麦哲伦的航行是人类第一次成功的环球航行。
4、在长期的风吹日晒、雨水冲刷、生物破坏等作用下,地表岩石破碎的过程叫做风化。
5、地球赤道周长是40091 千米。
6、地球赤道半径是6378 千米。
7、我国科学家张衡发明了世界上第一架候风地动仪。
8、地球表面的主要地形地貌有:高原、平原、湿地、峡谷、沙漠、海洋和岛屿。
说明文“生物能源”阅读答案阅读下面的文章,完成14~15题。
生物能源在我国农村被广泛使用。
直接燃烧秸秆做饭烧水是最普遍的使用方式,但这种方式,资源利用率低,污染严重。
随着生物能源技术的发展,利用农村丰富的秸秆资源,为农户乃至县镇居民生活提供清洁、高效的生物能源已成为可能。
在A市J庄我们参观了户用秸秆气化炉的使用。
这种气化炉比家用的液化气罐大不了多少,它通过燃气管和焦油滤清器接到灶台上。
滤清器由两个串联的圆柱体小罐(直径约10厘米、高约30厘米)组成,能解决气化过程中因焦油含量高而导致管道堵塞和二次污染的问题。
这种气化炉适用燃料广泛,秸秆、树枝、杂草都可粉碎使用。
这类燃料的热值比原煤低一些,但一般原煤燃烧有20%~30%的灰分,而这种炉子的灰分只有2%~3%。
一个四口之家,只需一吨秸秆(干物质)就能满足一年烧水做饭的能源所需。
生物质发电,也是开发利用生物能源的重要途径。
生物质直接燃烧发电和生物质气化发电的技术,目前都比较成熟。
国外重点发展的是较大规模的直燃发电系统。
在S县我们参观了国家发改委核准的一个直燃发电示范项目。
该项目去年并网发电,已稳定运行9个多月,累计发电量达1.5亿千瓦时,实现了我国生物质发电规模化发展过程中零的突破。
利用生物能源还可直接制取液态燃料。
在D县我们参观了一个通过秸秆酶解来生产燃料乙醇的示范项目。
秸秆本身包含维生素、半纤维素和木质素,如不将它们分离开是没犯法酶解的。
以前用酸解法分离,产生大量废水,环保问题很难解决,现在用汽爆工艺代替了酸解工艺。
汽爆之后,就可利用其中的纤维素进行酶解(酶解所用的纤维素酶是自行研制的)。
酶解后纤维素就变成葡萄糖,同时加入酵母,就将葡萄糖变成工业乙醇,然后提纯、脱水,就生产出燃料乙醇。
汽爆所用燃料,可全部使用秸秆废渣。
两吨渣子可顶一吨原煤,基本不含硫,很清洁。
这个示范项目的几个关键技术已通过中国科学院技术鉴定。
农村生物能源供给使用系统的构建,需要综合考虑的问题还很多,但无疑具有广阔前景。
制造生物燃料的新方法阅读答案生物燃料目前成为一种十分热门的可再生绿色能源,世界各国都在大力发展生物燃料,不少科学家开始研究生产生物燃料的一些新方法。
昆虫学家斯科特•盖博说,活着的树木之所以枝杆坚硬,是因为有一种叫木质素的物质。
木质素形似塑料,包裹在树木纤维素的外面。
许多昆虫可以分解纤维素,却无法分解木质素。
而亚洲天牛就可以分解木质素。
亚洲天牛分解木质素后,留下能发酵生成乙醇的纤维素。
美国能源部现在更倾向以纤维素作为生物燃料的原料,那些不适宜种植粮食的荒山、荒坡和荒滩,都可以种植一些适合恶劣环境生长的树木和草本植物,这不但可以用来生产生物燃料,还可以增加植被覆盖率,减少水土流失。
用微生物制造生物燃料是很古老的创意,几千年前的中国人就会用酵母菌造酒。
美国麻省理工学院的一个学生研究小组,发明了一种用微生物发酵废弃植物纤维产生电能的生物燃料电池,它可专门用来为手机充电。
这个科研小组研制的电池名为“生物伏特”,它利用一种特殊细菌在分解植物纤维时将电子释放出来从而产生电能。
美国亚利桑那州立大学最近还宣布,他们已与英国石油公司和亚利桑那科学基金会结成合作伙伴关系,共同开发可再生生物柴油。
据悉,这一研究工作的重点将放在如何利用一种特殊优化的光合细菌来生产生物柴油上。
利用可再生光合细菌生产柴油可以省去成本高昂、复杂繁琐的加工进程。
另外,由于这种细菌的培养只需要太阳能和环境控制生产设备,所以在干旱贫瘠的土地上也能大规模地养殖。
这种细菌生物柴油生产占地很小,可以建在发电站附近,利用发电站废弃的植物纤维作为原料。
美国威斯康星大学麦迪逊分校的科学家表示,水果中的单糖可以转化成一种被称为二甲基呋喃的燃料。
二甲基呋喃有一系列优点:和同样体积的乙醇相比:二甲基呋喃燃烧后产生的能量要高40%,和目前使用的汽油相当;二甲基呋喃不溶于水,因此不用担心吸潮问题;二甲基呋喃的沸点要比乙醇高近20摄氏度,在常温下是更稳定的液体,在汽车引擎中则被加热挥发成气体。
通过脂质发酵途径从生物质生产可再生喷气燃料
钱伯章
【期刊名称】《炼油技术与工程》
【年(卷),期】2011(41)2
【摘要】Logos技术公司于2010年12月17日宣布,获美国国防部先进研究项目局(DARPA)有关实施BioJET计划的1750×10^4US$第二阶段资助,将通过脂质发酵途径从生物质生产可再生喷气燃料,即从纤维素生物质生产使用时可完全兼容的喷气燃料。
【总页数】1页(P50-50)
【关键词】喷气燃料;物质生产;可再生;发酵;脂质;美国国防部;全兼容;纤维素
【作者】钱伯章
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TE626.23
【相关文献】
1.国外替代燃料发展动态和面临的挑战——采用非食用生物质生产生物燃料是替代燃料发展和实现温室气体减排的可行途径 [J], 陈乐怡
2.中压加氢改质-喷气燃料加氢补充精制组合工艺生产3号喷气燃料技术的工业应用 [J], 刘建山;李荣;安晓杰
3.新的可再生烃类燃料生产途径使用由生物质发酵产生的平台分子乙偶姻 [J], 钱
伯章
4.EBI的酮凝缩过程可用于从生物质生产完全替代型喷气燃料或润滑油基础油 [J],
5.从生物质生产可再生柴油或喷气燃料新途径 [J], 钱伯章(摘译)
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脂肪类生物燃料的制备与利用研究1、背景介绍生物燃料是一种可再生的清洁能源,具有减少碳排放、减少对化石燃料的依赖等诸多优点,因此备受关注。
脂肪类生物燃料作为一种重要的生物燃料类型,近年来也受到了广泛的研究和应用。
脂肪类生物燃料通过转化植物油脂或动物脂肪等生物质资源而成,其制备和利用研究已经成为当前研究领域的热点之一。
2、脂肪类生物燃料的制备方法脂肪类生物燃料的制备方法主要包括生物质分解、氢解、酯化等多种途径。
其中最为常见的是通过生物质转化制备生物柴油或生物煤油。
生物质转化是将植物油脂或动物脂肪等生物质资源经过催化剂的作用,将其转化为液体燃料的过程。
而氢解和酯化则是将脂肪酸或甘油等脂肪类物质转化为生物燃料的方法之一。
3、脂肪类生物燃料的利用方式脂肪类生物燃料主要可以用于替代传统的石油燃料,如柴油和汽油等。
由于其来源广泛、可再生性强以及燃烧后产生的尾气比传统燃料更为清洁等优点,脂肪类生物燃料在交通运输领域、工业生产领域等有着广泛的应用前景。
4、脂肪类生物燃料的制备与利用研究进展随着生物质资源的逐渐枯竭和环境污染问题的加剧,脂肪类生物燃料的制备与利用研究变得尤为重要。
在制备方面,研究人员不断探索新的催化剂材料、新的反应条件,以提高生物燃料的产率和质量;在利用方面,研究人员持续优化燃烧工艺、提高燃料的燃烧效率,以减少燃烧排放对环境的影响。
5、脂肪类生物燃料的市场前景脂肪类生物燃料作为一种新型的清洁能源,具有巨大的市场潜力。
随着各国相关部门的环保不断加码,对生物燃料的需求也将逐渐增加。
脂肪类生物燃料作为其中的一种,其市场前景可谓一片光明。
6、结语综上所述,脂肪类生物燃料的制备与利用研究具有重要的意义,不仅能促进我国生物能源产业的发展,还能为全球环境保护事业作出重要贡献。
我们相信在不久的将来,脂肪类生物燃料必将成为清洁能源领域的一颗明星。
愿我们共同努力,共同推动脂肪类生物燃料的发展和应用,为美丽的家园贡献自己的一份力量。
化学工程与工业生物工程就业1. 引言嘿,朋友们!今天我们来聊聊化学工程和工业生物工程这两块儿。
说到这些专业,很多人一听就头大,觉得特别高大上,其实它们和我们的日常生活紧密相关。
就像是我身边的这杯咖啡,嘿,你猜怎么着?里面就有化学的影子!所以,别以为化学工程就是实验室里的神秘实验,其实它在咱们的生活中随处可见。
这篇文章就来聊聊这些专业的就业前景和机会,顺便打打趣,轻松愉快地走过这一段。
2. 化学工程的就业前景2.1 进入化学行业首先,化学工程的就业市场真的是五花八门!从制药厂到石油公司,都是在这个领域工作的。
想象一下,你可能会在一个高科技的制药厂工作,那里你需要设计药物生产的流程,确保每一片药丸都像金子般闪亮。
这听起来是不是有点像电影情节?但这可不是梦,很多人正是靠这个行业实现了他们的“药剂师梦”。
当然,化学工程师也能进入食品行业,想象一下,你在做可乐的配方,嘿,是不是感觉特别酷?2.2 创新与挑战再者,这个领域的变化可真快,技术更新换代简直像喝水一样简单!你可能刚学会的技术,转眼就被新的工艺取代了。
这意味着你需要不断学习、不断适应,真是“活到老,学到老”。
不过,别担心,适应变化也是一种能力,说不定你会成为同事眼中的“技术达人”,赢得众人的仰慕呢!3. 工业生物工程的机遇3.1 环保与可持续发展说到工业生物工程,那可是个充满希望的领域,尤其是在如今提倡环保和可持续发展的时代。
你知道吗?生物工程师们正在利用微生物和植物来开发新的能源和材料,简直就像是在拯救地球!比如,利用细菌发酵制作生物燃料,嘿,这可是对抗全球变暖的一剂良药。
想象一下,和一群志同道合的小伙伴一起,搞定一项创新的环保项目,简直太爽了。
3.2 未来的职业发展此外,工业生物工程的就业前景也是相当不错的。
如今越来越多的公司意识到可持续发展的重要性,因此急需人才来推动这一领域的发展。
无论是制药、食品还是环保行业,只要你有技能,立马能找到合适的职位。
丁醇的生物燃料综合利用技术研究生物燃料是指利用生物质作为原料,通过生物化学或热化学反应技术转化为可替代传统燃料的能源形式。
其中,丁醇是一种常用的生物燃料,广泛应用于交通运输领域。
本文将探讨丁醇的生物燃料综合利用技术研究,从生产、应用及环境影响三个方面进行论述。
首先,丁醇的生物燃料生产技术研究是实现其综合利用的基础。
目前,生物质转化为丁醇主要通过两个途径:生物法和化学法。
生物法主要通过微生物代谢产生丁醇,其主要特点是能在温和条件下实现转化,但产率较低。
化学法则是通过催化剂将生物质直接转化为丁醇,具有较高的产率,但催化剂选择、反应条件以及废物处理问题等依然是亟待解决的难题。
其次,丁醇生物燃料的应用技术也是研究的重点之一。
作为一种高效能源,丁醇可以直接替代汽油、柴油等传统燃料。
丁醇具有良好的可混合性,使其能够与传统燃料混合使用,从而降低了应用的难度。
此外,使用丁醇生物燃料可以减少二氧化碳等有害气体的排放,对环境友好。
然而,目前丁醇生物燃料在应用过程中仍存在燃烧稳定性、能量密度等问题,需要进一步研究与改善。
最后,丁醇的生物燃料综合利用技术研究必须考虑环境影响。
生物燃料的生产和使用可能会对环境造成一定的影响,如土地占用、影响生态系统平衡等。
因此,在生产过程中需要选择合适的原料来源,尽量避免竞争冲突和环境破坏。
此外,生物燃料在销售、运输和存储过程中需严格控制污染物排放,充分考虑其对环境的潜在风险。
总之,丁醇的生物燃料综合利用技术研究是实现生物燃料可持续发展的关键。
在生产技术方面,生物法和化学法的结合可以提高丁醇的产率;在应用技术方面,混合使用和改进燃烧性能是关键问题;而环境影响需要在整个生命周期中全面考虑。
未来,需要持续投入研究力量,解决技术难题,推动丁醇的生物燃料综合利用技术研究取得更大进展,实现可持续发展目标。
藻类为生物燃料辟蹊径阅读答案科技的进步帮助人类解决了许多难题,但也“制造”出许多原本不是问题的问题。
比如,粮食应该给人吃还是给车“吃”。
这个不是问题的问题,近些日子却成了人们争议的焦点。
据英国《卫报》本月初报道,世界银行的一份报告指出,自2002年至今年2月,全球一揽子粮食价格上涨了140%,而促成这一涨势的因素中,能源和化肥价格上涨因素只占15%,另外75%的推动因素,则要“归功于”美国与欧盟大力开发生物燃料。
油价高涨和随之而来的燃料危机,迫使人类不得不减少对石油等不可再生能源的依赖,生物燃料在一些国家便有了市场。
不过,近期国际粮价的陡然上涨,生物燃料对粮食资源的占用又招致了很多批评的声音。
一些人指责说,一方面是数亿人口陷入缺粮危机,甚至有很多人食不果腹;另一方面,有的国家却拿着穷人的口粮如玉米等农产品生产生物燃料,让富人开着跑车兜风。
这样的现实让人难以接受!在世界粮价暴涨这一事实中,不管生物燃料的推力实际上有多大,它目前面临的处境都很尴尬,似乎有点进退两难。
而英国《金融时报》近日发表的《藻类的祸害与恩惠》的文章,倒是有可能给困境中的生物燃料解套。
这篇文章说,由于人类活动等原因造成的水体富营养化,每到夏季,藻类在河流、湖泊和近海“为害”的消息频繁见诸各国媒体。
然而,藻类在适宜条件下疯狂繁殖的特性,却可使其成为制取生物燃料“极富吸引力的原料”。
英国藻类学会会长、敦提大学教授杰弗里•科德乐观地认为:“世界上很多地方的海藻,都为可持续的生物燃料生产提供了潜在的可能性。
”利用藻类生产生物燃料,其益处远不止于“除害”。
用大豆、玉米等农作物制取生物燃料,不仅会刺激这些农作物自身的价格,而且生产工艺也比较复杂。
与农作物或纤维原料不同,某些藻类植物天生就具有产生和积累天然燃料的特性。
此外,藻类不仅能作为原料制取生物柴油,用于内燃机的加热或发电,而且还可以进一步合成化学品或制造药品。
栽培藻类非常容易,这种单细胞有机体只需要阳光、水和二氧化碳就能生长。
第十四章利用细菌生产生物燃料的脂质摘要由于能源价格的上涨导致了化石能源的短缺和环保意识的增强,使得从可再生资源中获取生物能源的需求急剧增加,特别是原油的需求。
人们希望保留其流动性而不是旨在通过大规模的环境、经济和社会矛盾方面所付出的代价。
因此,生物燃料的生产是很有前途的解决方案。
本章节将讨论的是用作生物燃料的油脂的菌类产物。
例如脂肪酸甲基酯乙基酯这些酯基代替品,通常指定为生物柴油;这些酯表现出一些优良特征,例如可生物降解,无毒,含硫量低和含芳香化合物少。
现在,各类的植物油通过化学上的碱性催化或者酶催化的酯交换反应生产的生物柴油,已经被广泛的作为可再生能源使用。
用存在于细胞内作为化合物的储存的微生物来源油来代替植物油的使用。
在本章我们将会着重介绍体内脂质的合成和细菌的生产,同样也会引入细菌酰基转移酶——对于甘油三酯和蜡酯生物合成的关键酶。
我们将会回顾尝试在大肠杆菌菌株中建立脂肪酸乙酯的形成和讨论这个所谓微生物柴油的前景。
前言生物技术生产的在细菌中存储的化合物,例如聚羟基脂肪酸,特别是由于其可以生物降解使得利用率大大增加。
一个突出的例子是3-羟基丁酸和3-羟基戊酸的共聚物,被英国帝国化学工业公司用做商业开发而且以“Biopol”为名字在市场上销售。
除了这些已经被调查出的细菌储存化合物,其它细胞内的储存化合物,例如藻青素,三酰基甘油和蜡酯已经成为了科学和生物工程上的青睐物。
由于公众意识到石油储量正在递减,石油燃料气体排放造成的环境恶化后果,能源价格特别是原油价格的上涨以及环保意识的提高使得燃料的代替品受到越来越广泛的关注。
因此,生物燃料的密集研究特别是生物柴油的研究已经开始进行。
生物柴油具有许多优良的特征,比如它的可生物降解性,无毒性,含硫量低,含芳香化合物少以及由于它所获得的可再生资源表现出的环境友好性。
一般来说,三酰基甘油和游离脂肪酸分别通过酯交换(图14.1A)和酯化作用(图14.1B)和短链醇(例如甲醇)反应生产出生物柴油,例如脂肪酸甲酯和副产品甘油。
酸根的长度取决于经常以三酰基甘油为代表的脂质的生物来源。
来自不同来源的三酰基甘油作为替代燃料用于柴油机中在许多研究中都有描述。
H2C—OCO—R1催化 R1—OCO—R‵H2C—OH HC—OCO—R2+R‵—OH R2—OCO—R‵+ HC—OHH2C—OCO—R3酯交换R3—OCO—R‵H2C—OH三酰基甘油脂质甘油B催化HOO C—R4+R‵—OH R4 —OCO—R‵+H2O脂肪酸醇类酯化作用脂质水图14.1 三酰基甘油和游离脂肪酸分别通过酯交换(A)和酯化作用(B)和短链醇反应生产出生物柴油。
R1到R4代表脂肪酸侧链,R‵代表醇侧链。
除了蜡酯和甾基酯外,三酰基甘油还作为中性脂质出现在植物、动物、酵母菌、真菌和细菌内。
在植物中,三酰基甘油作为细胞内主要的储存脂质出现在种子里。
有趣地是,希蒙得木种子以长链蜡酯为储存脂质。
动物身体细胞内脂质的主要组分是三酰基甘油和甾基酯,主要发生在肝细胞和脂肪细胞中。
积累于酵母菌和丝状真菌中的脂质体类似于那些存在于植物和动物内的脂质。
细菌同样储存了相当数量的脂质比如三酰基甘油和甾基酯。
因此,生物柴油可以通过油的来源和通过酯交换过程中的催化剂划分为:(1)植物油、动物油、微生物油或废油脂与脂肪同石化甲醇进行酯交换过程;(2)植物油、动物油、微生物油或废油脂与脂肪通过脂肪酶、整个细胞或者生化醇类、石化醇类进行生物催化进行的酯交换过程;(3)微生物生物柴油产品,包括通过酯交换过程后醇类的合成。
最后一种是自从Kalscheuer等等报道其合成而广受关注从而被人认知的微生物柴油。
图14.2 不同种类的生物柴油通过脂质的来源以及酒精在酯交换过程中的用途来加以区分。
我们将生物柴油为(A)植物油,动物油,微生物油脂或者废油脂与脂肪同石化甲醇进行酯交换过程;(B)植物油、动物油、微生物油或废油脂与脂肪通过脂肪酶、整个细胞或者生化醇类、石化醇类进行生物催化进行的酯交换过程;(C)微生物生物柴油产品,包括通过酯基交换过程后醇类的合成。
制备生物柴油的油的酶酯基交换细胞外脂肪酶的使用已经被用于生产生物柴油而广泛研究,其目的是用来缓解碱催化的相关问题,例如废甘油的生产和生物柴油的净化。
脂肪酸的不同来源用于甘油三酯与短链醇类通过酯交换反应生成烷基酯的探究。
Shimada等报道,将甲醇逐渐加入到油脂中可以运用一种脂肪酸,这种脂肪酸是从固定在丙烯酸树脂中的南极假丝酵母中获得。
在这种固定化系统下超过50次的作用会使得95%的甲基酯发生转化因此要尽可能避免脂肪酸作用于甲醇。
在另一篇报道中,Watanabe等在一种批量生产系统中运用南极假丝酵母超过100天而不大量减少产量,使得甲基酯的含量增加至93%。
非特异性酶的运用相较于配向性的脂肪酸显示相对高的转换率,这些酶不同于皱落假丝酵母、洋葱假单胞菌和荧光假单胞菌,例如从稻根霉菌得到的脂肪酸。
当从稻根霉菌得到的sn-1(3)配向性脂肪酸被运用后,甲酯根在甘油三酯的sn-1和sn-3位可以获得而不能在sn-2位得到。
这个发现反应了非特异性脂肪酸在生产生物柴油中的需求。
制备生物柴油的油在整个细胞体系中的酶酯基交换许多研究报道,作为整个细胞生物催化剂的细菌、酵母菌和真菌的品种是用来加强酯交换过程的成本效益。
在建立整个细胞生物催化体系中,丝状真菌已经被提升为工业酯交换和植物油甲醇分解应用最稳健的全细胞生物催化剂。
在某些微生物细胞表面活性增强的异源表达膜结合脂肪酶已经在不同的酯交换过程中得到应用。
Matsumoto等从米根霉的脂肪酶中发掘了一种酵母菌细胞表面显示系统。
运用表面表达脂肪酶的一个主要优点是它们在醇解中能够简单的进入到基底里,呈现出不必要的催化细胞预处理从而减少产品价格。
其他的研究论述了细胞内能产生脂肪酶并含异丙醇的酵母菌菌株的通透性,这种特性将进一步增加整个细胞生物催化的效率。
然而,通过整个细胞催化的酯交换反应相比较于通过固定化脂肪酶进行体外催化的过程更耗时。
一个优秀的反应速度已经分别由Watanabe和Samukawa等人对诺维信脂肪酶运用连续操作和流加操作而获得,这种反应是运用固定化脂肪酶进行的酯交换反应。
相对而言,运用批次反应而进行的整个细胞生物催化的反应速度是相当低的,而且这种进程所要求的时间分别超过72小时和165小时。
因此探究出更又效率的全细胞生物催化正在进行当中。
Tamalampudi等报道了丝状米曲菌中含有来自南极假丝酵母的脂肪酶编码基因的可能性,这个编码基因是一个非常有效的全细胞生物催化剂,它在载生物质颗粒上的固定化和在工业生物催化应用上的大大促进都发生在水溶液和非水溶液介质中。
此外,非特异性脂肪酶的异性表达例如南极假丝酵母和洋葱假单胞菌脂肪酶,以及耐甲醇脂肪酶的异性表达可能会导致全细胞生物催化重组的发展以及允许更多植物油的有效酯交换。
然而,种类繁多的可再生植物油已经主要被运用在通过化学碱催化或者酶催化进行酯交换从而得到生物柴油。
商业化的碱催化酯交换需要较高的温度(160-180℃),同时需要更高的脂肪酶消耗,最常用的酶催化往往是那些节约能量的。
生物柴油生产的主要花费是与油基的花费相关的。
此外,可再生植物油的运用引起了社会问题,因为这些生物柴油原料的培养往往与食物和饲料的培养相竞争。
微生物柴油生产的首要问题是找到合适的微生物菌株,这些菌株能够重新过度生产出三酰基甘油或者蜡酯。
最近几年,微生物脂质的积累已经作为单细胞油脂的产品来研究,特别是作为微生物柴油的产品来研究。
众多含油细菌、真菌、酵母菌和微藻已经被报道为用来增加和累积大量脂质,类似于植物油、甲基酯、肥皂一样用做唯一碳源和能量来源。
在此背景下,用做非食品类产品的细菌作为碳源来转化三酰基甘油有可能被用来改变生物柴油的产品机体。
细菌中中性存储脂质的功能和发生微生物中积累的大量的三酰基甘油主要来源于放线菌,尤其是分支杆菌,诺卡氏菌,红球菌属,迪茨氏菌,戈登氏菌,小单孢菌和链霉菌。
产三酰基甘油的微生物已经有报道是革兰氏阴性菌类,然而相对于产蜡酯的微生物来说数量是有限的。
三酰基甘油在这些细菌中主要在球形脂体中积累;而其数量和面积取决于菌种的种类,生长阶段以及培养条件(表14.A)。
在这些种类中,红球菌属PD630存储的三酰基甘油能达到占细胞干重的89%,并且这些细胞里面几乎都是直径为50到400nm的油脂体(图14.3)。
这些油脂体主要组成部分为三酰基甘油(87%),甘油二酯(约5%),游离脂肪酸(约5%),磷脂质(1.2%),以及蛋白(0.8%)。
三酰基甘油的主要成分为棕榈酸,油酸(19.1%),以及相当大量的奇数脂肪酸残留物类似于十七烷酸,(11.4%)和十七碳烯酸(10.6%)图14.3 脂质体存在于不透明红球菌PD630细胞内的电子显微照片。
细胞包含了几个电子透明脂质体(ET1),显示了一个细小的边界膜(B)。
表14.A 细菌中三酰基甘油的生成,显示了每个细菌用来转化成三酰基甘油的碳源和三酰基甘油含量细菌碳源甘油三酯含量参考文献革兰阳性细菌Dietza maris 醋酸十六烷19.2%(cdw)a Alvarez,2003 Gordonia amarae 葡萄糖酸十六烷 6.1%(cdw)a Alvarez,2003 Micromonosporaechinospora葡萄糖8.0%(cdw)a Hoskisson et al., 2001 Mycobacterium avium 棕榈酸 5.0%(cdw)a Barksdale & Kim, 1977 M.ratisbonense 角鲨烯n.r. M.Berekaa &A.steinbuchel,unpublished dataM.smegmatis 复合培养基n.r. Akao & Kusaka, 1976 M.tuberculosis 含甘油培养基n.r. Barksdale & Kim, 1977 Nocardia asteroides 葡萄糖酸十五烷12.2%(cdw)a Alvarez,2003N.corallina 十六烷气油23.9%(cdw)a Alvarez et al., 1997aN.globerula 葡萄糖酸十六烷老鲛烷18.6%(cdw)a Alvarez et al., 2001;Alvarez,2003N.restricta 葡萄糖酸十六烷19.3%(cdw)a Alvarez,2003Rhodococcus erythropolis 葡萄糖酸十五烷十六烷戊酸21.0%(cdw)a Alvarez et al., 1997a;Alvarez,2003R.fascians 葡萄糖十五烷十六烷戊酸18.1%(cdw)a Alvarez et al., 1997a;Alvarez,2003R.opacus 葡萄糖酸果糖醋酸柠檬酸琥珀酸丙酸戊酸苯乙酸橄榄油苯癸烷正烷烃87.0%(cdw)a Alvarez et al.,1996,1997a, 2003R.ruber 葡萄糖醋酸盐柠檬酸戊酸十五烷十六烷26.0%(cdw)a Alvarez et al.,1997aRhodococcus sp. Strain20葡萄糖酸十六烷8.1%(cdw)a Alvarez, 2003streptomyces coelicolor 复合培养基84 mg/ml medium b Olukoshi & Packter,1994;Karandikar et al.,1997S.lividans 复合培养基125 mg/ml medium b Olukoshi & Packter,1994S.albulus 复合培养基56 mg/ml medium b Olukoshi & Packter,1994S.griseus 复合培养基93 mg/ml medium b Olukoshi & Packter,1994革兰阴性菌Acinetobacter calcoacetius strain BD413 十六烷 4.0%(cdw)a Reiser & Somerville,1997A.lwofh 十六烷+醇类16 ug/mg protein b Vachon et al.,1982Acinetobacter sp. Strain H01-N 十六烷十六醇 1.9%(cdw)a Makula etal.,1975;Scott &Finnerty,1976;Singer etal.,1985Acientobacter sp. Stain211醋酸醇类橄榄油25.0%(cdw)a Alvarez et al.,1997bPseudomonas aeruginosa strain 44T1 葡萄糖正烷烃橄榄油38.0%(cdw)a De Andres et al.,1991其它细菌Nostoc commune 复合培养基n.r. Taranto et al.,1993 蜡酯主要积累于不动杆菌烷烃和芳香烃的培养中,同时少量的积累于莫拉克斯氏菌、微球菌、石油降解菌。