大連化物所發表生物合成碳氫化合物綜述文章

　　近日，中國科學院大連化學物理研究所合成生物學與生物催化創新特區研究組（18T6）研究員周雍進與瑞典查爾姆斯理工大學教授Jens Nielsen、Eduard Kerkhoven聯合發表綜述文章，探討了生物化工路線制備生物能源碳氫化合物的最新進展、機遇與挑戰。該綜述發表在能源期刊《自然-能源》（Nature Energy）上。

　　當前，社會經濟的快速發展對更加充足和多樣的能源可持續供給提出迫切需求。近年來，太陽能、風能等新型能源受到廣泛關注，將在未來能源供給中扮演重要角色。然而，其能量密度不夠高、儲存困難，難以支撐飛機、卡車等重型器械的運行，特別是交通運輸的快速發展迫切需要更多的能量密度高、釋放快且可控的能源形式。目前的液體燃料是相對理想的燃料，其主要成分是不同鏈長的碳氫化合物。過往的石化煉制路線帶來一定環境問題，因此，國內外都開始加快潔凈能源路線的研發。除發展潔凈化工路線外，以生物質及其他豐富資源為原料的生物化工路線被認為是可持續制備生物能源、生物化學品的綠色過程（圖A）。另外，構建生物轉化路線實現一碳資源利用，有望拓展目前已有一碳轉化路線，實現生物化學品及能源可持續綠色制造。

　　該綜述介紹了環境壓力迫切需要更潔凈的高密度能源，而最近的研究表明植物油制備的航空煤油能減少70%的顆粒物排放。而植物油種植效率低，且依賴于地理、氣候因素，采用微生物反應器，利用生物質、頁巖氣等生物資源將能增加過程效率。隨后，文章總結了近年來利用合成生物學構建微生物細胞反應器合成不同碳氫化合物的進展，主要包括脂肪酸衍生物、異戊二烯衍生物以及聚酮衍生物生物合成進展，特別是航空煤油理想替代品法尼烯已達到工業化水平，并在巴西建立了工廠。文章第三部分討論了構建微生物細胞反應器的挑戰，主要是進一步增加轉化率，增加催化劑效率和強度。最后，該綜述特別強調生物轉化需要和化學轉化進行優勢互補，建立聯合生產路線，從而真正實現碳氫化合物可持續高效合成（圖B）。

　　周雍進團隊近年來主要從事微生物細胞反應器構建及其在生物能源方面的應用研究，以釀酒酵母為宿主，通過構建和優化生物合成途徑，合成了脂肪酸、烷烴、脂肪醇以及長鏈α-烯烴（ACS Syn. Biol. 2018； Nat. Commun. 2016； J. Am. Chem. Soc. 2016）。

　　該項目獲得國家自然科學基金及大連化物所DMTO基金支持。