中大研發從細菌生產生物催化劑技術 有助推動生物柴油普及使用

社會 13:49 2020/06/25

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中大團隊研發新技術以生產生物催化劑,左為陳文博教授、中為Bradley Heater。(中大提供)

中大研究團隊成功研發從細菌提取酶類的新技術,可以減低生物酶的生產成本及增加其穩定性,從而降低製作生物柴油的門檻,有助推動生物柴油普及應用,減少石化燃料造成的污染,研究結果已於《美國化學學會期刊》刊登。

中大生命科學學院教授陳文博及其團隊,最近發現可以利用蛋白質結晶的特性,將細菌合成的酶固定在晶體內,只需一個簡單步驟便能將晶體分離提取,大大簡化分離程序,降低成本。團隊亦發現固定在蛋白晶體內的酶更為穩定,可以重覆使用於廢食油轉為生物柴油的催化過程。

團隊發現,不同蛋白質組成的晶體有不同的形狀及大小,當中一種名為Cry3Aa的特殊蛋白質,在「蘇雲金芽孢桿菌」的細胞內會自然排序成為結晶體;Cry3Aa晶體含有大量孔隙,足以容納細菌生產的酶分子。

當Cry3Aa蛋白質與酶於同一細菌細胞內合成,這些Cry3Aa晶體便會將數以百萬計酶分子收藏於其小孔內,尤如一個「酶收納袋」。這些晶體能保護具有活性的酶分子免於提取過程中受破壞,方便純化。團隊發現固定在蛋白晶體內的酶更為穩定,可以重覆使用於廢食油轉為生物柴油的催化過程。

團隊成員之一的Bradley Heater指出,是次研究最有趣之處是發現細菌的細胞可以製作並自動收集酶分子,毋須額外加工,只需從細胞抽取晶體及酶催化劑成品。現階段會集中研究用這種方法生產將廢食油轉化為生物柴油的酶類,但理論上此方法亦可以生產其他種類的酶。

藏於Cry3Aa晶體孔隙中的生物酶。(中大圖片)

研究團隊已獲得研究資助局和創新及科技基金的撥款,將探討及開發一個用於生產可再生催化劑的多功能平台,應用於生物柴油和日用化學品的製作。

生物柴油是新興的可再生燃料,與傳統柴油混合使用,可降低引擎廢氣排放。生物柴油的傳統提煉方法是使用甲醇及催化劑,但生產過程會產生廢水污染問題。

另一種提煉方法則使用酶作催化劑,該方法所產生的污染較少,但由於製作酶催化劑成本高、且要經過繁複的純化及固定化過程,導致酶催化生物柴油未能成為主流。

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責任編輯:陳子謙