通过将树木的酶插入细菌，第一作者和格鲁吉亚科技研究生斯蒂芬萨里亚，根据助理教授的指导工作帕梅拉Peralta-Yahya与早期的生物工程相比，该技术将蒎烯产量提高了六倍。尽管在蒎烯二聚体能够与石油基的JP-10竞争之前，还需要更大的改进，但科学家们相信，他们已经确定了实现这一目标必须克服的主要障碍。
这项研究由佩拉尔塔-叶海亚实验室获得的佐治亚理工学院创业基金和美国能源部科学办公室资助，于2014年2月27日发表在该杂志上ACS合成生物学。
“我们已经研制出了一种可持续性的、高能量密度的战术燃料，”该中心的助理教授Peralta-Yahya说化学与生物化学学院和化学与生物分子工程学院“我们正专注于制造一种‘drop-in’燃料，它看起来就像从石油中生产出来的燃料，并能适应现有的分配系统。”
具有高能量密度的燃料在最小化燃料重量重要性的应用中非常重要。用于电动汽车和主要用于卡车的柴油的汽油均比JP-10少于卡车的能量较少。JP-10的分子排列，其包括碳原子的多个应变环，其能量密度较高。
从每桶石油中可以提取的JP-10含量是有限的，而树木等潜在类似化合物的来源也无法提供太多帮助。供应有限将JP-10的价格推高至每加仑25美元左右。这个价格点让研究生物燃料替代品的研究人员比研究替代汽油和柴油的科学家有了真正的优势。
“如果您试图替代汽油，您正在竞争每加仑3美元，”Peralta-Yahya指出。“这需要很长的优化过程。我们的进程将在较短的时间内以每加仑25美元竞争。“
虽然在生产乙醇和生物柴油燃料方面进行了大量研究，但在高能量JP-10的替代品方面做的工作相对较少。
Peralta-Yahya和合作者通过研究可以插入的替代酶来提高以前的努力大肠杆菌细菌。它们在两类酶 - 三类合成酶（PS）和三个小磷酸二磷酸合成酶（GPPS）上沉降 - 并试验到哪种组合产生了最佳结果。
他们的结果比早期的努力要好得多，但研究人员被困惑，因为对于不同的烃，类似的酶每升产生更多的燃料。因此，他们尝试了额外的步骤来提高他们的效率。它们将两种酶放在彼此相邻的酶大肠杆菌确保一种酶产生的分子会立即与另一种酶相接触。这使他们的产量提高到每升32毫克，比之前的努力好得多，但仍不能与石油生产的JP-10竞争。
Peralta-Yahya认为，现在的问题在于内置的过程抑制，这将更具挑战性。
“我们发现酶被底物抑制，并且抑制浓度依赖，”她说。“现在我们需要在高底物浓度下不抑制的酶，或者我们需要一种能够在整个运行过程中保持低底物浓度的途径。这两者都很困难，但不是不可逾越的问题。“
为了提高竞争力，研究人员必须将蒎烯的产量提高26倍。Peralta-Yahya说，这在生物工程的可能性范围之内大肠杆菌。
她说:“尽管我们仍然在每升含盐量的水平上，因为我们正在努力生产的产品比柴油或汽油贵得多，这意味着我们相对接近。”
从理论上讲，生产蒎烯的成本可能低于以石油为基础的来源。如果能做到这一点——如果由此产生的生物燃料在这些应用中运行良好——就可能为更轻、更强大的发动机打开大门，这种发动机将增加高能燃料的供应。蒎烯二聚体由蒎烯二聚而成，其能量密度与JP-10相似。
来自联合生物能源研究所的共同作者包括Betty Wong，Hector Garcia Martin和Jay D. Keasling教授，该论文的合作作者。
引文：Stephen Sarria等，“Pinene的微生物合成”（ACS合成生物学，2014）。（http://dx.doi.org/10.1021/sb4001382）。
这项工作开始于美国能源部联合生物能源研究所(JBEI)，完成于佐治亚理工学院。JBEI的工作是由美国能源部、科学办公室、生物和环境研究办公室通过劳伦斯伯克利国家实验室和美国能源部签订的合同DE-AC02-05CH11231资助的。佐治亚理工学院的这项工作是由Peralta-Yahya实验室获得的启动资金资助的。所表达的任何观点都是作者的观点，并不一定代表能源部的官方观点。
提交：航空+国防
