最近，美國能源部聯(lián)合生物能源研究所研究人員通過轉(zhuǎn)基因工程，首次制造出了能消化柳枝稷生物質(zhì)的埃希氏菌（Escherichia coli bacteria），將其中的糖轉(zhuǎn)化為可代替汽油、柴油和航空燃料3種運輸燃料的先進生物能源，而且無需添加任何酶。相關(guān)論文發(fā)表在《美國國家科學院院刊》上。
正常埃希氏菌無法在柳枝稷上生長，但研究人員改造了這種細菌，使其能表達多種酶，由此能消化纖維素或半纖維素生存。分解纖維素和半纖維素的埃希氏菌還可以在柳枝稷上共同培養(yǎng)，進一步設(shè)計成3條代謝路徑，讓它們能產(chǎn)出燃料替代品或適合于汽油、柴油及航空發(fā)動機的前期分子。這是第一次演示了埃希氏菌能產(chǎn)生這3種形式的運輸燃料。
此外，由于植物中的纖維素、半纖維素很難提取，研究人員用了一種離子液（熔化的鹽）預(yù)處理的方法使生物質(zhì)溶解，然后讓埃希氏菌消化溶解后的生物質(zhì)，產(chǎn)出具有石油燃料性能的碳氫化合物。
論文領(lǐng)導作者、聯(lián)合生物能源研究所博士后研究員格雷戈里·博金斯基解釋說，用離子液預(yù)處理柳枝稷必不可少，他們是結(jié)合了離子液預(yù)處理和轉(zhuǎn)基因埃希氏菌這兩種策略。
由非糧食作物和農(nóng)業(yè)廢棄物纖維素加工的先進燃料，被認為是最好的可再生液態(tài)運輸燃料，可用于目前的發(fā)動機和基礎(chǔ)設(shè)施，但最大障礙是成本太高，難以和其他燃料競爭。“我們能降低加工過程中最大部分的成本——添加酶把纖維素和半纖維素解聚成可發(fā)酵的糖，將兩個步驟合二為一可降低燃料生產(chǎn)成本，為用木質(zhì)纖維素材料生產(chǎn)先進生物燃料打開大門。”負責該研究的聯(lián)合生物能源研究所首席執(zhí)行官杰伊·基斯林說。
研究小組還在進一步研究如何提高合成燃料的產(chǎn)量。博金斯基說：“我們已經(jīng)有了燃料產(chǎn)品路徑，能獲得比目前所演示的更高的產(chǎn)量。我們還需要找到一種能由埃希氏菌分泌的酶，同時還能消化更多經(jīng)離子液處理后的生物質(zhì)，或改良離子液預(yù)處理步驟，讓其更容易被消化。”
