全球首创!日本开发出生物质生成异戊二烯的新技术

新技术 2018年08月04日
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日本横滨橡胶公司、日本理化学研究所(以下简称“理研”)和日本瑞翁公司(Zeon)通过共同研究,全球首次开发出了可由生物质(生物资源)中高效生成异戊二烯的新技术。异戊二烯是汽车轮胎等使用的合成橡胶(聚异戊二烯橡胶)的原料。目前,异戊二烯是作为石脑油热裂解的副产物进行工业生产的,此次开发的新技术可降低对石油的依赖度,有助于削减二氧化碳,缓解地球变暖问题。

横滨橡胶、理研以及瑞翁从2013年开始推进共同研究,2015年利用“in silico代谢设计技术”,在计算机仿真中发现了异戊二烯的新合成方法。此次开发的新技术就是以此为基础,于全球首次构筑了新的人工途径并制作高活性酶,创造出了具备优异的异戊二烯生成能力的细胞。成功在该细胞内(in vivo)完成了从起始原料生物质(糖)到异戊二烯生成的全部过程。然后使生成的异戊二烯聚合,便成功合成出聚异戊二烯橡胶。研究过程中使用了理研环境资源科学研究中心(CSRS)保有的细胞设计技术和植物科学技术。

在自然界中,异戊二烯是由甲羟戊酸(由糖生成的中间物质)经过5个阶段的反应生成的,但利用此次新构筑的人工途径,从甲羟戊酸生成异戊二烯只需2个阶段。而且,高活性酶具备令人吃惊的异戊二烯生成能力,这是自然界的酶无法实现的。将其导入原本不具备异戊二烯生成能力的大肠杆菌,使之具备异戊二烯生成能力后,可高效率地人工生成异戊二烯。此外还确认,同为合成橡胶的丁二烯等二烯橡胶也可以运用这种技术。

在细胞内生产异戊二烯的情形

在细胞内生产异戊二烯的情形

利用新技术聚合的聚异戊二烯橡胶

利用新技术聚合的聚异戊二烯橡胶

文 客观日本编辑部

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