研究人员将烟草植物进行基因修饰，使其能产生一种酶，这种酶有助于分解林木原材料中的生物质。这将会使得生物燃料更加经济、高效且更可持续生产。

 

Jihong Liu Clarke.（来源：ErlingFløistad）

研究人员将烟草植物进行基因修饰，使其能产生一种酶，这种酶有助于分解林木原材料中的生物质。这将会使得生物燃料更加经济、高效且更可持续生产。

生物精炼产业主要用于生产燃料、能源、热量以及各种各样的化学产品。这些产品来自于生物质，例如扔掉的食物和林木原材料等。如今以林木为基础的生物精炼制造业面临巨大的挑战。树木的细胞壁非常难分解，而且该产业过程需要大量的酶。挪威一项基础研究致力于建立工业酶的“绿色工厂”—用烟草生产低成本的工业酶。这种酶可用于第二代生物燃料的制备，以及生产可取代石油产品的生物化学产品。第二代生物燃料指的是不依赖食物生物质的燃料。

在植物中生产工业酶是非常经济的方式

生产以林木为基础的生物燃料的第一步是将生物质分解为糖类，该过程中会需要酶的参与。目前生产酶的成本很高，已经成为可持续生物精炼的主要障碍。这对于挪威森林产业尤其重要。通常情况下，通过发酵罐系统生产化学酶是一种常见的工业系统，例如食品和酒精的生产。然而建立一个发酵罐系统则是非常昂贵的，其必须是无菌的，而且需要大量的能量和水来控制压力和温度。该生物工程通过使用基因工程修饰烟草使其成为酶工厂，可有效降低生物精炼过程中的碳量。

“植物能使用二氧化碳和来自太阳的能量，使得生产酶的整个过程非常经济环保。”挪威研究所农业与环境研究Jihong LiuClarke博士解释道。她是该生物工程的主要负责人。根据Liu Clarke的想法，烟草植物有许多叶片，富含生物质，且生长非常迅速，一年可以收获三到四次。“用于恢复酶的活性的生物技术可以说是众所周知，由于烟草植物丰富的生物质，使得其非常适合用于生产酶。”Liu Clarke说。“降低酶生产成本的解决方案是非常急需的。我希望该研究项目能为其提供一条解决方案。”Liu Clarke说。该研究项目是由挪威研究理事会资助的，研究周期为四年。

酶是生产环节中最贵的产品

来自NFLI和NMBU的研究人员首先将要寻找适合生产酶的植物。“我们项目的目标是通过烟草获得能降解细胞壁的酶，同时发现并测试有价值的新酶。”Liu Clarke说。“我们的目标是在中国开展试点，生产我们需要的酶，而我们的工业合作伙伴Borregaard将测试这些酶。”她强调她对于能领导如此具有竞争力的研究团队感到非常高兴。

Borregaard是挪威一家生产环保产品的公司，产品包括生物化学产品、生物材料等，以期能取代石油产品。该公司已经开发了一套将生物质转化为化学产品和生物燃料的流程。在过去的两年半时间里，其已经开始尝试一种植物的生产工作。

“酶是整个制备流程中除了原材料以外最贵的产品。”Borregaard公司Technology Director说。他解释道，一些酶制造商始终保持着高价格，而Borregaard仍然依靠这些制造商获得酶。“我们尝试着寻找其他途径来解决这个问题，并获得更有效的生产制备流程。如果研究团队能实现这个目标，这将会开启一个新的时代—一种新的更经济的方法来制造酶。这将很可能使我们更具有竞争力。”Rødsrud说。

烟草植物和基因修饰生物体（GMO）就像是移动电话

研究人员将会寻找一种可以让植物生产大量酶的基因，并植入到烟草植物的体内，这种酶能有效分解生物质。

Liu Clarke解释说，他们加入的是修改蛋白质的基因，蛋白质将会引起大的改变。“基因仅仅是基因信息，其功能只是在产品中体现。我们将基因加入到烟草植物中来获得我们想要的产物。”她将烟草植物比作移动电话。“许多年前，我的手机仅仅是一部电话而已，而且差不多有半斤重。如今手机几乎拥有所有的功能，例如照相机、网络和录音机等。然而，其核心仍然是一部电话。这就和植物一样，核心并不改变，只是当我们对植物了解越多，我们对技术的理解就越深刻。”

道德困境并不存在

就基因修饰技术在烟草植物上的应用，Liu Clarke并没有看到任何大的到的困境。

“首先，我们并不食用这种烟草，而且由于挪威天气寒冷，其也不能在挪威自然生长。这种植物将在挪威卫生局的允许下存在于温室里。很多人对基因修饰生物体持怀疑态度，实际上，我们只是利用烟草植物来生产工业生物精炼所需要的酶。我相信我们能从其中受益良多，因为我们能以更经济的方式获得酶，且我们以更加环保的方式使用烟草植物。”Liu Clarke说。

生物燃料相关

五大北欧国家（丹麦、芬兰、冰岛、挪威和瑞典）已经宣布了他们雄心勃勃的计划—在2050年以前完成能源系统去碳化。这意味着到2050年时生物燃料至少要占到交通系统所用能源的50%。在挪威，许多国家政策和策略已经付诸实施，旨在促进可再生能源的利用，同时振兴林业部门。

Borregaard每年生产两千万升的乙醇，其中五百万升用于生产生物燃料。然而只有很少生物燃料在挪威出售。Rødsrud解释说，由于可持续的和可预测的政策的缺失，欧洲生物燃料市场仍然处在观望之中。

“在挪威，市场的创立只缺少政治决策的支持。第二代生物燃料的生产仍然在Sarpsborg进行。这急需长期稳定的政策的支持。”Rødsrud说。他指出，瑞士就是一个成功创立生物燃料市场的例子。瑞士是Borregaard公司的主要客户之一，因为其已经制定了法律，确保将第二代生物燃料配合化石燃料共同使用。

新材料在线编译整理——翻译：杨超    校正：摩天轮