生物燃料領域基因工程技術的應用

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摘要:在全球工業(yè)化進程的發(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，生物燃料領域的內容具有更大的優(yōu)勢需要進行挖掘。

關鍵詞:基因工程技術;生物燃料;應用

基因工程技術的出現(xiàn)讓各個國家都開始對該領域進行重視，因此該技術不僅是生物科學中的前沿技術，也對社會的各個領域發(fā)展具有重要的推動作用?；蚬こ碳夹g的出現(xiàn)的時間雖然是比較晚的，但是它已經(jīng)在很多領域都創(chuàng)造出了很大的奇跡，向人們展示出了巨大的科學價值，將其應用在生物燃料領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)略目標實現(xiàn)具有非常重要的意義。

一、基因工程技術的概述

基因工程技術指的就是將人工分離和經(jīng)過修飾的基因導入到生物體基因組當中，然后的引起生物體性狀的可遺傳修飾。對于基因工程技術來說，它與傳統(tǒng)生物技術是一脈相承的，但是兩者在基因轉移的范圍和效率上又具有明顯的不同。首先，傳統(tǒng)的生物技術一般只能在生物種內的個體間進行基因重組，但是基因工程技術的基因轉移是不會受到種間親緣關系限制的;其次，傳統(tǒng)的雜交和選擇技術一般只能在生物個體水平中進行，不能準確的選擇某個基因，但是基因工程技術轉移基因的功能是比較明確的，并且后代的表現(xiàn)形式是可以進行準確預期的。就此來看，基因工程技術可以說是傳統(tǒng)生物技術的一個發(fā)展和補充。

二、生物燃料技術的現(xiàn)狀

(一)生物柴油生物柴油是優(yōu)質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，其中比較關鍵性的內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;化學法主要包括高溫熱裂解法和酯交換法，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，油脂和低碳醇會進行酯化和酯交換反應，在反應之后對下層的粗甘油進行去除，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行酯化反應聲場的生物柴油。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，反應的條件也較為嚴格，因此的在進行大規(guī)模應用的時候還會面臨很大的挑戰(zhàn)，需要加強深入研究的力度。3．工程微藻法微藻再生生物質能源生產(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來構建和培養(yǎng)富油的微藻，從藻類中提取油脂成分，再進行酯交換反應。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)資源進行節(jié)省，對環(huán)境也不會造成嚴重的破壞。

(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，它作為先進的生物能源典型代表產(chǎn)品，如果進行了技術的突破，就會得到很大的發(fā)展。對于纖維素乙醇技術來說，需要進行進一步的開發(fā)，主要有五個方面需要進行重視:一是開發(fā)可搞笑水解新型木質纖維素原料;二是對新型溫和預處理工藝進行發(fā)展;三是開發(fā)新型搞笑纖維素降解酶系;四是開發(fā)研究木質素高效利用技術;五是開發(fā)乙醇發(fā)酵菌株。通過這些技術的開發(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、基因工程技術在生物燃料生產(chǎn)中的應用

(一)基因工程技術增加生物丁醇產(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，生物丁醇的轉化率是比較低的，需要相關的研究人員對生物丁醇的生物轉化機制進行深入的研究，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可以對生物定存的合成途徑進行一定的編輯和修改，也可以通過對其他分支途徑進行抑制刪除的方式，進一步的提高生物丁醇的產(chǎn)率，進而更好的提高生物燃料的成本競爭優(yōu)勢。

(二)基因工程技術提高微藻油脂含量在對生物柴油進行生產(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行研究。就目前來看，基因工程改造的微藻菌株在脂質積累的研究中已經(jīng)取得了重要的進展，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胞的密度，進而影響到生物燃料的產(chǎn)率。想要對這些不利影響進行降低，相關的研究人員需要加強這方面的研究，對微生物產(chǎn)物抑制機制所涉及到的基因進行分析，進一步提升微生物對產(chǎn)物的耐受性。

四、結語

綜上所述，生物燃料作為未來的替代能源之一，具有非常廣闊的應用前景，但是目前受到技術的限制，還存在著一定的問題，相關的研究人員需要進一步的借助基因工程技術對其進行發(fā)展，增強應用的而效果。相信在不久的將來，生物燃料會在基因工程技術的協(xié)助之下得到更好的進步和發(fā)展。

參考文獻:

［1］寧艷春，于占春，白殿國，張東遠，屈海峰，張顯友．生物燃料的技術現(xiàn)狀及研究趨勢分析［J］．化工科技，2016(04):88-92．

［2］馬嘉雯．淺談基因工程技術在社會各領域中的應用［J］．科學咨詢(科技·管理)，2019(02):51-52．

作者：朱俊 單位：湖北大學知行學院