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基因工程与生物柴油 生物技术093班 第三小组 李林 李鹏飞 贾倩 王春媛 叶宗杰 马闯 目录 第一部分：引子——why 第二部分：认识生物柴油——what 第三部分：“工程微藻”法——how 第四部分：微藻基因工程发展的瓶颈问题与解决措施 第五部分：我国生物柴油产业化前景分析 当今能源问题 我们生活的方方面面都离不开能源 能源与我们的衣食住行 从小的方面来说，我们的生活离不开能源。从大的方面来说，国家与国家的关系也和能源有着千丝万缕的关系。下面我们来看一组图片。 海湾战争 利比亚 现在能源遇到的问题 大气污染 能源枯竭 酸雨 随着化石燃料的枯竭以及环境污染的日益严重，全球范围内的能源危机使得寻求新的代替型能源已经是必然趋势 。 新能源的种类 新能源是相对常规能源说的，有核能，太阳能，风能，地热能，潮汐能，氢能，生物能源。 新能源的特点 新能源的共同特点是比较干净，除核裂变燃料外，几乎是用不完的。由于煤，油，气等常规能源具有污染和不可再生的缺点，因此，人们越来越重视新能源的开发和利用。 全球石油化工巨头埃克森美孚近日发布的《全球能源展望2012》报告中提到，受经济增长和人口因素影响，到2040年全球能源需求将比2010年高出30％。 今年3月20日，国内成品油价格又进行了上调，93号汽油从7.85元/升上调至8.33元/升，这是自2010年4月以来，国内成品油价格上调幅度创了新高。 下面我们来看一下生物能源，在这里，我们小组就“生物柴油”方面为大家做一下简单介绍。 二、认识生物柴油 生物柴油(Biodiesel)是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。 生物柴油的特点 （1）优良的环保特性：硫含量低，二氧化硫和硫化物的排放低、生物柴油的生物降解性高达98％，降解速率是普通柴油的2倍，可大大减轻意外泄漏时对环境的污染 （2） 十六烷值高，燃烧性能好于柴油。 （3）含水率较高，最大可达30%-45%。水分有利于降低油的黏度、提高稳定性 生物柴油的生产方法 　　生物柴油是由从植物油或动物脂的脂肪酸烷基单酯组成的一种可替代柴油燃料。目前，大多数生物柴油是由大豆油、甲醇和一种碱性催化剂生产而成的。然而还有大多数的不易被人体消化的廉价油脂能够转化为生物柴油 . EG：地沟油，麻风树果实等，均可用作提炼生物柴油… 1.生物柴油的物理法提炼 (1)物理精炼:首先将油脂水化或磷酸处理，除去其中的磷脂，胶质等物质。 (2)酯交换反应:经预处理的油脂与甲醇一起，加入少量NaOH做催化剂，在一定温度与常压下进行酯交换反应，即能生成甲酯，采用二步反应，通过一个特殊设计的分离器连续地除去初反应中生成的甘油，使酯交换反应继续进行。 2.生物柴油的化学法生产 生物柴油的化学法生产是采用生物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇，并使用氢氧化钠 (占油脂重量的1%) 或甲醇钠 (Sodium methoxide) 做为触媒，在酸性或者碱性催化剂和高温（230～250℃）下发生酯交换反应（transesterification），生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，再经洗涤干燥即得生物柴油 。 3.生物柴油的生物酶合成法 用动物油脂和低碳醇通过脂肪酶进行转酯化反应，制备相应的脂肪酸甲酯及乙酯。 4.生物柴油的“工程微藻”法 “工程微藻”中脂质含量的提高主要由于乙酰辅酶A羧化酶(ACC)基因在微藻细胞中的高效表达。 目前，正在研究选择合适的分子载体，使ACC基因在细菌、酵母和植物中充分表达，还进一步将修饰的ACC基因引入微藻中以获得更高效表达。 目前，世界生物柴油的生产原料主要为含油植物，但根据我国食用油尚需大量进口的情况，不可能将植物油大规模用于生产生物柴油。而且我国土地资源有限，大幅度增加含油植物种植面积难度很大。因此，若要大规模发展我国生物柴油产业必须寻找其他的生物柴油原料。利用微藻生产生物柴油可以很好地解决上述问题。 解决措施 通过加强对高油微藻的基因工程改良, 立足于已有的知识积累和技术基础, 采用现有成熟的微藻基因工程技术, 如克隆与脂类代谢有关的基因、分析新的调节元件、构建新的受体转化系统, 使脂类基因在微藻中的表达效率有较大提高; 通过海水培养驯化含油微藻, 降低培养成本; 控制培养液中 C/N 比例、延长细胞营养生长阶段等调控改良手段, 提高转基因微藻细胞的总脂含量。 五、我国生物柴油产业化前景分析 我国生物柴油的研究内容涉及到油脂植物的分布、选择、培育、遗传改良及其加工工艺和设备。 虽起步较晚，但发展速度很快，