基因工程技术在生物燃料领域的应用进展

朱俊

摘要：在全球工业化进程的发展下，燃料能源的需求出现了建筑的增加，可再生生物燃料的重要性被愈发的凸显出来。煤炭、石油和天然气为主要原料的化石能源依旧是各国的主要能源，但是这些能源的使用不仅会导致一系列的环境问题，供需的差距也在越来越大，生物燃料领域的内容具有更大的优势需要进行挖掘。

关键词：基因工程技术;生物燃料;应用

基因工程技术的出现让各个国家都开始对该领域进行重视，因此该技术不仅是生物科学中的前沿技术，也对社会的各个领域发展具有重要的推动作用。基因工程技术的出现的时间虽然是比较晚的，但是它已经在很多领域都创造出了很大的奇迹，向人们展示出了巨大的科学价值，将其应用在生物燃料领域也必定具有很大的发展，对全球可持续发展的能源战略目标实现具有非常重要的意义。

一、基因工程技术的概述

基因工程技术指的就是将人工分离和经过修饰的基因导入到生物体基因组当中，然后的引起生物体性状的可遗传修饰。对于基因工程技术来说，它与传统生物技术是一脉相承的，但是两者在基因转移的范围和效率上又具有明显的不同。首先，传统的生物技术一般只能在生物种内的个体间进行基因重组，但是基因工程技术的基因转移是不会受到种间亲缘关系限制的;其次，传统的杂交和选择技术一般只能在生物个体水平中进行，不能准确的选择某个基因，但是基因工程技术转移基因的功能是比较明确的，并且后代的表现形式是可以进行准确预期的。就此来看，基因工程技术可以说是传统生物技术的一个发展和补充。

二、生物燃料技术的现状

（一）生物柴油

生物柴油是优质石化燃料的重要替代品，它在性能方面与普通柴油是及其相似的，因此被称为是“绿色柴油”。生物超有一般都是从动植物油脂中提取出来的，基本上都是自然界中可持续供应得到的原料。对于生物柴油来说，它的发展瓶颈之一就是原料的供给问题。生物柴油的原料发展具有多样性，一般是因地制宜，通过这样的方式来推动生物柴油的产业的发展。对于我国来说，想要发展生物柴油，就需要因地制宜，走原料多元化的发展道路，其中比较关键性的内容就是对生物原料的拓展。一般来说，制备生物柴油的方法主要可以分为物理法和化学法，物理法主要是包括直接使用法、混合使用法和微乳液法;化学法主要包括高温热裂解法和酯交换法，其中的酯交换法是目前工业生物柴油生产比较常用的方法。

1.酸或碱催化法

在酸或碱的催化之下，油脂和低碳醇会进行酯化和酯交换反应，在反应之后对下层的粗甘油进行去除，然后回收出售，上层的油脂在经过洗涤干燥之后就会得到生物柴油。酸或碱催化法对于原料的油脂要求是比较高，一般会产生一定的废物，并且在回收利用方面也存在着一定的难度，整体的生产工艺也比较复杂。

2.生物酶法

生物酶法就是油脂和低碳醇在酶催化剂的作用下进行酯化反应声场的生物柴油。对于生物酶法来说，它的主要特点就是清洁、环保且高效，但是因为脂肪酶具有较高的价格，因此会有比较高的成本，反应的条件也较为严格，因此的在进行大规模应用的时候还会面临很大的挑战，需要加强深入研究的力度。

3.工程微藻法

微藻再生生物质能源生产方面具有巨大的潜力，因为它的生物柴油产量是比较高的。使用这种方式来制备生物柴油主要就是通过基因工程技术来构建和培养富油的微藻，从藻类中提取油脂成分，再进行酯交换反应。对于工程微藻法来说，它的优越性主要在于生产力上，还可以对农业资源进行节省，对环境也不会造成严重的破坏。

（二）纤维素乙醇

纤维素原料的来源比较广，总量也比较丰富，因此纤维素乙醇的开发和利用会受到更烦的关注和重视。近些年来，纤维素乙醇的研究和发展在全世界都受到了很大的重视，它作为先进的生物能源典型代表产品，如果进行了技术的突破，就会得到很大的发展。对于纤维素乙醇技术来说，需要进行进一步的开发，主要有五个方面需要进行重视：一是开发可搞笑水解新型木质纤维素原料;二是对新型温和预处理工艺进行发展;三是开发新型搞笑纤维素降解酶系;四是开发研究木质素高效利用技术;五是开发乙醇发酵菌株。通过这些技术的开发，可以更好的降低工艺成本和酶成本，同时也能降低相关的环境成本，对突破成本瓶颈具有重要的意義。

三、基因工程技术在生物燃料生产中的应用

（一）基因工程技术增加生物丁醇产量

生物丁醇是新时代的生物燃料，它的原料生产工艺与生物乙醇有着极大相似性，并且比生物乙醇具有更高的热值。但是就目前来说，生物丁醇的转化率是比较低的，需要相关的研究人员对生物丁醇的生物转化机制进行深入的研究，只有这样才可以寻找出更为有效的解决方法。一般来说，使用生物基因工程技术可以对生物定存的合成途径进行一定的编辑和修改，也可以通过对其他分支途径进行抑制删除的方式，进一步的提高生物丁醇的产率，进而更好的提高生物燃料的成本竞争优势。

（二）基因工程技术提高微藻油脂含量

在对生物柴油进行生产的过程中，微藻已经成为新一代的原料，它具有非常强大的潜力价值，但是因为多种因素的影响，在开放的环境中，微藻油脂积累的数量是很难超出30%的，想要对油脂含量进行有效的提升，就需要继续开发和研究，对新的基因工程藻类菌株进行研究。就目前来看，基因工程改造的微藻菌株在脂质积累的研究中已经取得了重要的进展，对于未来的微藻原料在生物燃料中的生产的来说，它将发挥出巨大的潜力。

（三）基因工程技术提高微生物对产物的耐受性

在微生物的发酵过程中，乙醇等产物的生成会对生物本身的生理活性造成一定的抑制，这样就会让降低微生物细胞的密度，进而影响到生物燃料的产率。想要对这些不利影响进行降低，相关的研究人员需要加强这方面的研究，对微生物产物抑制机制所涉及到的基因进行分析，进一步提升微生物对产物的耐受性。

四、结语

综上所述，生物燃料作为未来的替代能源之一，具有非常广阔的应用前景，但是目前受到技术的限制，还存在着一定的问题，相关的研究人员需要进一步的借助基因工程技术对其进行发展，增强应用的而效果。相信在不久的将来，生物燃料会在基因工程技术的协助之下得到更好的进步和发展。

参考文献：

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