图片说明：研究人员利用大肠杆菌阻止脂肪酸形成细胞膜这一生物过程，引导脂肪酸沿着不同的生物学路径，以便细菌生成可再生丙烷而不是细胞膜。这加快了新型燃料替代化石燃料进行商业化大批量生产进程。图片来源：scitechdaily
丙烷是一种非常有吸引力的清洁燃料，拥有广阔的全球市场前景。它是天然气加工和石油提炼的副产品，但这两者均是有限的资源。它还是液化石油气的主要成分，在集中供暖、野营炉具及普通汽车中均有着广泛应用。
在一项新研究中，伦敦大学帝国理工学院（Imperial College London）和芬兰图尔库大学（University of Turku，Finland）的科学家们使用大肠杆菌阻止脂肪酸变成细胞膜这一生物过程。研究人员利用酶引导脂肪酸沿着不同的生物路径，使得细菌生成可再生丙烷而不是细胞膜。
他们的最终目标是将这一系统嵌入光合细菌中，这样终有一天能直接将太阳能转化为化学燃料。
他们的研究结果已于近期发表在Nature communications杂志。
帝国理工学院生命科学系的Patrik Jones博士说：“尽管这项研究还处于初期阶段，我们的概念研究找到了一种新方法再生过去只能从化石储备中提取的燃料。尽管目前其产量很少，却可直接用于发动机。这为将来再生燃料的可持续生产打开了大门，补充甚至随后取代化石燃料，诸如柴油、汽油、天然气和喷气燃料等。”
科学家们选择丙烷作为目标，因为作为气体它可以很容易地逸出细胞，几乎不需要能量就可以从天然气体状态转化为液体，便于运输、储存和使用。
Jones 继续说道，“化石燃料是一种有限的资源，随着人口的不断增加，我们必须想出新的办法来满足不断增长的能源需求。不过，开发低成本和经济上可持续的可再生能源的确颇具挑战性。现在人类可以用藻类去制造生物柴油，但是这在商业上不具有可行性，因为采收和加工过程均需要耗费大量的人力和财力。因此，我们选择丙烷，因为用极小的能量即可将它从自然过程中分离，并且它与现有设施兼容性好，易于使用。”
科学家们使用大肠杆菌作为宿主生物体，中断脂肪酸变成细胞膜的生物过程。通过在早期停止这一过程，科学家们得到丙烷产生的前体化合物——丁酸（一种有刺激性气味的化合物）。
为了中断这一过程，研究人员发现了一种硫酯酶的变种，它对脂肪酸有特异的靶向性使其在自然过程中不断释放。随后，他们使用了第二种细菌酶CAR，使得丁酸转化为丁醛。最后，他们加入了最近发现的一种新酶ADO（aldehyde-deformylating oxygenase），它可以自然产生烃类，进一步生成丙烷。
科学家以前尝试使用ADO酶的结果令人失望，因为他们一直无法利用酶的本身去生成更清洁的燃料。但是帝国理工学院的科学家们发现用电子刺激ADO酶可以从本质上提高它们的催化能力，最终可生成丙烷。
目前，科学家们生产得到丙烷的水平要比真正的商业化产品低1000倍，因此他们正在致力于改进并设计全新的合成工艺。Jones博士说道：“目前，我们对于燃料分子如何形成没有十足的把握，所以我们正在试图阐述此具体发展的过程。我希望在未来的五到十年，我们可以实现商业上的可行性以满足我们的能源需求。”
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