约三年前首次发现的一种特殊的光依赖性酶，是一项新的科学发现的重点，该发现使得能够从生物质中高产生产直接生产的生物燃料。在《自然通讯》上发表的一项研究中，奥尔胡斯大学和麻省理工学院的工程师证明，这种生物质向生物燃料转化过程中酶促过程的最初假设实际上是错误的。

这些发现使研究人员能够成功地以接近工业相关水平的每升葡萄糖1.47克的水平生物合成绿色燃料。

源自微藻的光依赖性酶具有特别的特征，即它可以利用蓝光作为唯一的能源，将脂肪酸脱羧成烷烃(从而将纤维素生物质转化为可吸收的生物燃料)。

研究人员将这种酶人工插入到含油酵母耶氏酵母(Yarrowia Lipolytica)的细胞中，从而控制其代谢。酵母将源自生物质的葡萄糖合成为脂质(特别是分子中的游离脂肪酸和脂肪酰基辅酶A)，然后通过称为脂肪酸光脱羧酶(简称FAP)的代谢反应，通过酶将其转化为烷烃。

但是自从发现这种酶以来，就一直认为游离脂肪酸是FAP过程中该酶的首选反应物。大量的游离脂肪酸将导致更高的生物燃料产量。

但是，这种假设是错误的。

光培养箱的实验室设置显示了两种不同的实验蓝光设置。图片来源：麻省理工学院李静波

“在我们的研究中，我们已经证明，脂酰辅酶A，而不是游离脂肪酸酸-is用于光依赖于优选的反应物酶。这一发现在我们的研究已成功地用于代谢脂肪酰辅酶A的89%到烷烃，从葡萄糖中获得的滴度达到1.47 g / l，”奥尔胡斯大学助理教授Bekir Engin Eser说。

如今，基于油脂化学的直接燃料的主要生产是通过使用能量密集型化学处理方法将“常规”油脂化学产品(例如植物油，用过的食用油，牛脂和其他脂质)转化为碳氢化合物(主要是烷烃)来进行的。

然而，以足够低的成本采购大量或多或少的可持续脂质原料以产生可观的生物燃料生产利润仍然是一个挑战，严重限制了该生产平台的扩展。而且，这种生产正在与粮食供应竞争。

生物合成构成了一种廉价且可持续的解决方案，其生产基于纤维素生物质的转化，而纤维素生物质是地球上最丰富的可再生自然生物资源。

然而，由于脂肪酸烷烃对其细胞有毒性，因此从脂肪酸生物合成烷烃并不是酵母的天然，优选的代谢途径。因此，研究人员为此目的使用了特殊能力的酶，并将相应的基因编码到酵母细胞中。

这一新发现可能是滴加燃料生物合成方面的一项可能突破，因为研究人员(首次使用此过程)已经利用新知识合成了与未来工业生产相关的绿色燃料：

“以前的代谢工程研究的目标是最大化正在被工程化的细胞中游离脂肪酸的浓度。但是现在，有了这一发现，我们知道需要最大限度地利用脂肪酰基辅酶A。这对于合成酶来说是重要的新闻。生物学上的应用，现在我们可以开始最大限度地提高脂肪酰基辅酶A进入这种工程化代谢途径的通量，以在将来达到更高的效价。”奥胡斯大学的郑国副教授说。