日本理研中心的四位研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新的生態(tài)友好方法，它可以利用細(xì)菌制造出一種用于合成橡膠的化學(xué)物質(zhì)，這將大大減少輪胎工業(yè)未來(lái)的環(huán)境足跡。每年，世界各地的工廠生產(chǎn)超1200萬(wàn)噸的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)1,3-丁二烯用于輪胎、粘合劑、密封劑和其他塑料和橡膠產(chǎn)品。

1,3-丁二烯

它們的生產(chǎn)過程是能源密集型的，依賴石油，而這會(huì)導(dǎo)致氣候變化。

多年來(lái)，科學(xué)家們一直試圖利用特別設(shè)計(jì)的微生物，從而可以從更環(huán)保的原料中制造1,3-丁二烯。但之前還沒有人成功地將像葡萄糖這樣的單糖在一個(gè)簡(jiǎn)單的步驟中轉(zhuǎn)化成化學(xué)物質(zhì)。

現(xiàn)在，通過改造細(xì)菌將葡萄糖轉(zhuǎn)化為1,3-丁二烯，Yutaro Mori和他的三位同事設(shè)計(jì)出了一種可持續(xù)的橡膠和塑料生產(chǎn)方法。他們都在日本理化學(xué)研究所可持續(xù)資源科學(xué)中心。

“我們構(gòu)建了一種新的人工代謝途徑并直接從可再生資源--葡萄糖中生產(chǎn)1,3-丁二烯，”Mori說道。

據(jù)了解，日本理研所的團(tuán)隊(duì)通過關(guān)注生物制造過程的兩個(gè)部分成功實(shí)現(xiàn)了這個(gè)長(zhǎng)期追求的目標(biāo)。他們首先設(shè)計(jì)了一種細(xì)菌酶，這種酶可以將一種生物化合物從葡萄糖轉(zhuǎn)化為1,3-丁二烯。然后，研究人員修改了一種大腸桿菌菌株從而以使用這種酶并產(chǎn)生這種化學(xué)物質(zhì)。由于1,3-丁二烯在室溫下是一種氣體，隨著細(xì)菌繼續(xù)分裂和生長(zhǎng)，它很容易被捕獲。

在進(jìn)入工業(yè)黃金時(shí)期之前，這項(xiàng)技術(shù)還有一段路要走。日本理研研究所的研究小組成功地在每升微生物釀造液中合成了約2克1,3-丁二烯。要想在成本上跟以石油為基礎(chǔ)的生產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng)，這種方法還需要更大的產(chǎn)量。

但通過一些額外的工程和優(yōu)化，Mori相信他的團(tuán)隊(duì)將達(dá)到這個(gè)目標(biāo)。他們現(xiàn)在正在進(jìn)一步調(diào)整這種細(xì)菌的代謝途徑以提高這種酶的效率。在跟橫濱橡膠公司和Zeon公司的合作中，日本理研所團(tuán)隊(duì)也在擴(kuò)大方案的規(guī)模以處理更多的微生物。

另外，研究人員還在探索利用微生物的力量從可再生資源中生產(chǎn)其他化學(xué)物質(zhì)的方法?！霸趯?duì)酶工程和代謝工程進(jìn)行進(jìn)一步研究之后，我希望我們能在不久的將來(lái)為實(shí)現(xiàn)低碳社會(huì)和可持續(xù)的生物經(jīng)濟(jì)做出重大貢獻(xiàn)，”Mori說道。