第14章-利用细菌生产生物燃料的脂质--段愿

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1、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

2、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

3、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

4、。推荐精选AH2COCOR1 催化 R1OCOR H2COHHCOCOR2 ROH R2OCOR HCOHH2COCOR3 酯交换 R3OCOR H2COH 三酰基甘油 脂质 甘油B 催化 HOOCR4 ROH R4 OCOR 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

5、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。推荐精选碱+甲醇

6、脂肪酸甲酯净化生物柴油（上层）植物，动物，微生物&废油脂反应产物酯交换A固定化或者来自细菌酵母菌真菌的游离脂肪酶&醇类甘油甘油（下层）回收FAAE净化生物柴油（上层）反应产物酯交换植物，动物，微生物&废油脂甘油甘油（下层）B基体培养脂肪酸乙酯的提取与纯化生物量FAAE油脂或脂肪酸&葡萄糖（微生物柴油原材料）脂肪酸乙酯的分离和废弃物处理液体培养基补料分批发酵C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

7、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。推荐精选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

8、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

9、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

10、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

11、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推荐精选-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

12、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%

13、，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%）推荐精选图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

14、文献革兰阳性细菌Dietza maris醋酸 十六烷19.2%（cdw）aAlvarez,2003Gordonia amarae葡萄糖酸 十六烷6.1%（cdw）aAlvarez,2003Micromonospora echinospora葡萄糖8.0%（cdw）aHoskisson et al., 2001Mycobacterium avium棕榈酸5.0%（cdw）aBarksdale & Kim, 1977M.ratisbonense角鲨烯n.r.M.Berekaa & A.steinbuchel, unpublished dataM.smegmatis复合培养基n.r.Akao & K

15、usaka, 1976M.tuberculosis含甘油培养基n.r.Barksdale & Kim, 1977Nocardia asteroides葡萄糖酸 十五烷12.2%（cdw）aAlvarez,2003N.corallina十六烷 气油23.9%（cdw）aAlvarez et al., 1997aN.globerula葡萄糖酸 十六烷 老鲛烷18.6%（cdw）aAlvarez et al., 2001; Alvarez,2003推荐精选N.restricta葡萄糖酸 十六烷 19.3%（cdw）aAlvarez,2003Rhodococcus erythropolis葡萄糖酸 十

16、五烷 十六烷 戊酸21.0%（cdw）aAlvarez et al., 1997a; Alvarez,2003R.fascians葡萄糖 十五烷 十六烷 戊酸18.1%（cdw）aAlvarez 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）aAlvarez 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）aAlvarez et al.,1997aRhodococcus sp. Strain 2

17、0 葡萄糖酸 十六烷8.1%（cdw）aAlvarez, 2003 streptomyces coelicolor复合培养基84 mg/ml mediumbOlukoshi & Packter, 1994;Karandikar et al., 1997S.lividans复合培养基125 mg/ml mediumbOlukoshi & Packter, 1994S.albulus复合培养基56 mg/ml mediumbOlukoshi & Packter, 1994S.griseus复合培养基93 mg/ml mediumbOlukoshi & Packter, 1994革兰阴性菌Acine

18、tobacter calcoacetius strain BD413十六烷4.0%（cdw）aReiser & Somerville, 1997A.lwofh十六烷+醇类16 ug/mg proteinbVachon et al.,1982Acinetobacter sp. Strain H01-N十六烷 十六醇1.9%（cdw）aMakula et al.,1975;Scott & Finnerty,1976;Singer et al.,1985Acientobacter sp. Stain 211醋酸 醇类 橄榄油25.0%（cdw）aAlvarez et al.,1997bPseudom

19、onas aeruginosa strain 44T1葡萄糖 正烷烃 橄榄油38.0%（cdw）aDe Andres et al.,1991推荐精选其它细菌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。属于石油降解菌、分支杆菌、棒状杆菌类得放线菌种同样也被用作为累积蜡酯。异戊间二烯蜡酯已经被鉴定为海杆菌种类。在这些菌种中，不动杆菌株ADP1和醋酸钙不动杆菌株HO1-N可以储存占细胞干重25%的蜡酯，然而只有一个或几个蜡酯体能在平均直径200nm的单个细胞中显示。化

20、学分析显示，这些蜡酯体由十六酸十六酯（85.6%）、十六醇（4.8%）和磷脂酶（9.6%）组成。有趣的是，不同种类的不动杆菌和石油降解菌从烷烃中合成细胞外蜡酯，而且这些细胞外蜡酯的功能和它们的出口体制正在探究进行中。在细菌中，作为碳源和能量储存化合物的中性储备脂质可以在缺乏的碳源和含其他必要的补充物中流动。例如，三酰基甘油可以由脂肪酶水解成甘油和脂肪酸。甘油然后被磷酸化和氧化为磷酸二羟丙酮，最后以糖酵解途径被异化。一般来说，脂肪酸被转化为辅酶A酯以及发生-氧化形成乙酰辅酶A。后者是在三羧酸循环中或者使用合成代谢进一步异化。因此，脂质的积累在缺乏营养的环境下自然生存下去是有优势的。可以认为游离脂

21、肪酸拥有膜破坏潜力，他们并入无毒存储化合物保护细胞免受这些分子的高细胞浓度破坏。此外，已经提出了一种适应干燥的方法，在脱水的条件下脂质碳氢键的氧化会产生相当数量的水，从而有助于细胞存活。致病细菌，例如结核分枝杆菌，同样可以积累三酰基甘油，人们讨论了在发病机理中三酰基甘油新陈代谢的可能影响。细菌及相关酶类中性储存类脂的生物合成（过程）细菌和真核生物将碳和能量作为中性储存类脂来储存，例如，三酰基甘油和蜡脂，它们分别由酯化甘油分解成的三脂肪酸和酯化脂肪醇分解成的脂肪酸组成。用还原性辅酶II作还原剂，底物乙酰辅酶A和丙二酸单酰辅酶A在脂肪酸合成酶混合物的催化作用下，可以再度合成脂肪酸。辅酶A中的乙酸盐

22、和丙二酸盐转化成酰基载体蛋白中的硫基后，脂肪酸就会再度合成。在这个两级反应过程中，两个C原子被加在了在合成酶混合物作用下增长的脂肪酸链上，直到被酰基载体蛋白承载的脂肪酸链增长到合适的长度，反应才会停止。生成的脂肪酸会附着在会引起糖酵解的中间产物二羟丙酮磷酸的还原反应的甘油上，或者脂肪醇上。而该物质是由酰基辅酶A和烃类发生还原反应分别生成TAG或者蜡脂而来。推荐精选与细菌不同的是，真核生物有催化长链残留酰基转化的专业酶类，这些酰基被催化后产生TAG或者蜡脂。相比细菌，在合成TAG或者蜡脂时，脂肪酰转移酶的催化作用更占优势。这些酶类的底物特异性很低，因此可以作为受体分子大范围地接受多种物质，允许像

23、TAG和蜡脂这样结构大不相同的物质生物合成。这种催化反应要求这种酶类的成员是确定的:甘油二脂，WS. 体外实验表明：从ADP1菌株中提取出来的纯的WS也含有酰基辅酶A：单酰甘油（图14.4）。脂肪酰转移酶优先跟甘油酯上sn-1及sn-2羟基发生反应，而不是sn-2.像从乙醇到三十烷醇这样的WS酰化线性醇类跟中等链长的正十四醇到十八烷反应时活性最高。链长越长，酶的活性越低。因此伯醇就比仲醇更易发生反应。为鉴定WS的特殊性，酰基辅酶A硫醇中，从C2到C20有一定碳链长度系列酰基被检测。结果表明从C14到C18这样长度的酰基活性最高。举个例子，像环己醇或苯基乙醇这种循环芳香族醇被WS的酰化，就证实了

24、后者的非特异性。对WS族中细菌的脂肪酰转移酶做了进一步的鉴定，例如，结核杆菌H37Rv, SK2,海洋杆菌属DSM8798，菌株PD630，以及天蓝色链霉菌。这些菌株都被放置在一个宽阔的培养基内，然而，底物不同，反应的程度也不同。推荐精选图14.4 A:甘油二酯酶转移反应 B：蜡酯合成酶反应几乎WS族的所有成员以及分支杆菌中的PAP都含有高度的保守基序，它在酰化反应中起到催化酰基辅酶A的作用。这表明，作为基本催化剂的保守组织胺残基分别将脂肪醇和DAG中的羟基去除质子化。然后对脂肪酰基辅酶A分子的硫脂键进行亲核攻击，从而形成氧化键并且把质子转移给辅酶A，形成质子化了的组织胺残基的再生过程。有趣的

25、是，WS跟DGAT1和DGAT2中的真核生物以及从加州希蒙得木中提取出来的蜡脂合酶没有序列同系性。与有专业膜蛋白质的真核WS酶相比，原核的WS酶更具有两亲性。并且原核的WS酶是通过静电作用松散的依附在膜蛋白质上。抗菌中性油脂生产的调查在细菌中，作为碳源和能量储存化合物的中性储备脂质仅仅累积于某些培养条件下。混浊红球菌和链霉菌含有极少的三酰基甘油当它们被培养在高含量的碳和氮介质中时，当细胞在一个低氮碳比的矿物盐中，脂肪含量和三酰基甘油体数将会大大增加，这种矿物盐产生了它们在后期平稳增长阶段的最高产量。Voss和Steinbuchel研究了三酰基甘油的发酵法生产，这种三酰基甘油运用了混浊红球菌推荐

26、精选株PD630并由低碳消耗的甜菜糖浆和蔗糖中得到。在30的搅拌式生物反应器中进行30L和50L流加操作发酵，分别得到含52%三酰基甘油的细胞干物质37.5g/L和含38.4%三酰基甘油的细胞干物质18.4g/L。Mona等通过对比大头藻菌DG与混浊红球菌PD630研究了脂质的积累，这种积累运用了农业产业的残留物和废弃物来作为碳源，比如甘蔗糖浆、角豆树和橘子树废弃物。作为碳源的橘子树废弃物的运用产生了菌株和增加的不饱和脂肪的最大脂质含量，混浊红球菌中不饱和脂肪酸含量为18:3，大头藻菌DG中含有22:0和6:0的主要脂肪酸。然而，在这项工作中没有考虑到原来的原料中脂质或者脂肪酸的可能含量，而且

27、如果作者所报道脂质含量超过95%的细胞干重成立，这将拥有所有记录的油脂微生物最高的价值。因此，衡量野生型菌株脂质的生产是靠所用的菌株、培育条件、所用的碳源以及氮碳比。为了在工业上生产生物技术的产品，那些能够检测出合适的菌株以及培育环境的优秀研究必须开始执行了。还有种方法探究了细菌的代谢工程，这些细菌运用了各自的代码酶参与到容易理解的脂质合成中。通过大肠杆菌株进行微生物柴油生产的工程大肠杆菌经过自然的新陈代谢不会产生脂肪酸乙酯，在厌氧混合酸发酵中相比其他发酵产品只会产生醇类。该醇类是由乙酰基辅酶A与2个连续的依赖性烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）进行还原所合成并由多功能醇类脱氧酶催化。大肠杆菌在

28、厌氧条件下自然生成的醇类含量不能完全支持酯交换过程中大量脂肪酸乙酯的形成。来自于运动发酵单胞菌的基因编码的NADH-氧化系统异源表达于大肠杆菌中。发生在运动发酵单胞菌中的NADH-氧化途径包括2种分别由2中酶催化的反应。丙酮酸脱酸酶催化非氧化丙酮酸脱酸生成乙醛和CO2。醇类脱氢酶同工酶催化发酵过程中乙醛到醇类的还原部分，伴随着NADH到NAD的氧化。大量的醇类产生于有氧环境，此环境有利于酯交换过程和脂肪酸乙酯的合成。正如我们提到的，微生物脂肪酸乙酯为了微生物柴油生产所进行的生物合成基于WS/DGAT（来自于不动杆菌ADP1）极低底物特异性的开发。因此，Kalscheuer等构建了一个重组质粒叫

29、做pMicrodiesel，它含有三个基因atfA，pdc和adhB，在2个lacZ基因推动者的控制下确保了WS/DGAT、丙酮酸脱羧酶、醇类脱氢酶有效的转录以及表达。这些代谢工程菌产生了大量的醇类和能够表达的WS/DGAT，为转移酶提供了一个不同寻常的替代基板。后者运用这种醇类作为酰基受体，尽管它的运作没有天然底物甘油更有效率并产生出大量的脂肪酸乙酯。图14.5显示了脂肪酸乙酯（来自糖类）在体外合成的方案。推荐精选有机物质和木质纤维废弃物A微生物的新陈代谢工程糖类木质素半纤维素纤维素葡萄糖果糖小型糖戊糖简单糖类通过工程细胞的吸收产生脂肪酸和醇类图14.5中试规模种植微生物柴油菌株运用大肠杆菌

30、菌株设计的脂肪酸乙酯生物合成严格依赖于出现在介质中的油酸钠。介质中添加了0.2%（w/v）的油酸钠作为脂肪酸的来源以及2%（w/v）生产醇类的葡萄糖。在大肠杆菌菌株的有氧补料培育过程中，脂肪酸乙酯在整个培育中不断增加，干细胞体从开始的1.3g/L增加到72小时后的4.9g/L。这个发现相当于脂肪酸乙酯含量推荐精选的26%（w/w）。形成的脂肪酸乙酯积累在细胞内，没有大量的脂肪酸乙酯出现在非细胞上清液。最近，Elbahloul和Steinbchel将含有pMicrodiesel的大肠杆菌培育在20L的流加式反应器中。浓度约60g/L的细胞中可获得高达25%（w/w）的脂肪酸乙酯。这份研究的一个有

31、趣观点是将甘油作为碳源来使用。自从甘油被认为是种副产品或者生物柴油生产的剩余物以来，它在生物柴油生产上的利用将在未来得到更大的兴趣。在发酵过程中达到适当的增长量后，葡萄糖和油酸或者油酸钠被添加到矿物盐中，从而开始积累脂肪酸乙酯。由于醇类脱氢酶的活性以及油酸通过WS/DGAT的活性被酯转移，葡萄糖被转化为醇类。下层的微生物柴油加工开始于离心细胞的获得。然后，细胞被有机溶剂干燥和提取，例如丙酮是从混合物中被萃取的然后生成微生物柴油。微生物柴油生产的过程仍然处于发展中，将来可能会被简化。气象色谱（GC）与气质联用（GC/MS）分析显示出16:0、16:1、18:0和18:1的乙酯出现在混合介质和供应

32、葡萄糖、油酸的细胞培养中。然而，如果细胞由甘油培育而且供应葡萄糖与油酸，他们除了产生16:0、16:1、18:0和18:1的乙酯外还会产生成分为10:0、11:012:0和14:0的微生物柴油。前景与展望如今关于改善柴油类微生物产品的研究活动主要集中在原料的利用、工艺设计和柴油产品的质量。根据加工的支出生物科技工程的主要花费来自于原料（占60%以上）。因此，我们必须继续检测的生物柴油产品是油基的一个来源。微生物柴油的一个重要特征是它是种不需要细菌喂养来生产的油基。通过脂肪酸生物合成和降解途径过量生产脂肪酸的关键是生物柴油、微生物柴油以及其他脂质的生产。Lu等报道了在大肠杆菌中旨在过量生产脂肪酸

33、的基因型改变，这种改变通过四种不同的基因改造达成。编码了酰基辅酶A合成酶的内源性fadD基因阻止了脂肪酸的降解。此外，植物硫酯酶被异源表达从而增加了大量的短链脂肪酸，这些脂肪酸改善了燃料的质量。而且，酰基辅酶A羧化酶被异源表达用来增加丙二辅酶A的供应。此外，反馈抑制作用由内源性硫酯酶的异源表达所显示。生物柴油制备的另外一个重要方面是其廉价的资源以及制造批量生物的充足的生物催化分子。酵母菌、表达纤维质需要基因的真菌、半纤维素多糖废料以及可更新的资源使得微生物柴油获得可持续的产量。同时，木质纤维素生物的使用不同于来自油料和其他蔬菜的食物和饲料。在微生物工程中，将木质纤维素作为脂质的给料是一个很不错

34、的选择。总体上讲，相比用于生产食物的淀粉类物质，像甘蔗的茎、甜菜糖蜜等这样含蔗糖废料的使用让我们以最低的成本来生产微生物。推荐精选VossSteinbchel通过在甜菜糖蜜和蔗糖培养基上进行实验性的大量培养，得到了含有39%三酰基甘油（TAG）的菌株。不管怎样，成本低廉的大范围的木质纤维材料为微生物柴油的发展提供了多种可能。木质纤维素生物的数量占整体数量的一半，并且它的单位产量达到约100-500亿吨。另外，木质纤维素生物的用途十分广泛，例如合成气，甲醇，氢气，电力等方面。致谢十分感谢H.M.Alvarez授于了我们对复制脂质体的电子显微照片的权利，这些脂质体存在于不透明红球菌PD630细胞内。 （注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!） 推荐精选