4月24日，青島生物能源與過程所在藍(lán)細(xì)菌光合生物合成乙醇技術(shù)方面取得突破。他們通過光合微生物平臺，將二氧化碳和太陽能直接轉(zhuǎn)化為乙醇。與纖維素乙醇等工藝相比，該技術(shù)路線減少了原材料預(yù)處理、底物提煉過程的損耗，節(jié)省了對淡水和用地的需求，在經(jīng)濟(jì)性與可持續(xù)性上表現(xiàn)出了更大的潛力與優(yōu)勢。
    該所副研究員欒國棟告訴記者，玉米乙醇與糧爭地、與人爭糧；以木質(zhì)纖維素等農(nóng)業(yè)、林業(yè)廢棄物為原料的纖維素乙醇合成技術(shù)，在纖維素原料預(yù)處理及酶解糖化過程中需要消耗大量能量、水和纖維素酶，生產(chǎn)成本較高。為此，該所微生物代謝工程團(tuán)隊以藍(lán)細(xì)菌集胞藻為底盤藻株，將來自運(yùn)動發(fā)酵單胞菌的丙酮酸脫羧酶-Ⅱ型醇脫氫酶導(dǎo)入，打通乙醇光合合成路線，實現(xiàn)了工程藻株中乙醇的合成與分泌。該工藝路線的原料是二氧化碳，不需要額外原料供應(yīng)，可達(dá)到減排溫室氣體的目的。
    欒國棟表示，團(tuán)隊還優(yōu)化了乙醇合成途徑與底盤藻株的適配性，使乙醇產(chǎn)量提高了50%；在此基礎(chǔ)上結(jié)合代謝途徑拷貝數(shù)強(qiáng)化等策略，獲得了具有較強(qiáng)乙醇光合合成能力的工程藻株，在柱式反應(yīng)器中經(jīng)過28天培養(yǎng)后，乙醇產(chǎn)量達(dá)5.5g/L，合成速率0.2g/L/d，處于國際領(lǐng)先水平。
    為進(jìn)一步提升藍(lán)細(xì)菌工程藻株乙醇光合合成的能力，研究人員在集胞藻中構(gòu)建了酶濃度配比不同的工程菌株，通過代謝工程結(jié)合酶活與蛋白含量分析實驗，證實了現(xiàn)有工程藻株中丙酮酸脫羧酶的表達(dá)量和活性是乙醇合成能力的首要限制因素。提高輔酶和丙酮酸的供應(yīng)量，也可提高乙醇合成效率。
此外，研究人員針對工程藻株開放式、規(guī)模化培養(yǎng)使乙醇合成與積累過程受到微生物菌污染的情況，提出了提高培養(yǎng)體系pH值來抑制侵染并恢復(fù)乙醇光合合成的設(shè)想。經(jīng)實驗室柱式反應(yīng)器和戶外薄膜掛袋兩種體系下進(jìn)行驗證，該策略可以有效解決工程藻株培養(yǎng)過程中的生物污染問題。