วิศวกรแปลงเซลล์ยีสต์เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพ 'น้ำมันดิบหวาน'

แพลตฟอร์มของนักวิจัยผลิตน้ำมันและไขมันที่มีความเข้มข้นสูงสุดตามรายงานผ่านการหมัก ซึ่งเป็นกระบวนการเพาะเลี้ยงเซลล์เพื่อเปลี่ยนน้ำตาลเป็นผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น แอลกอฮอล์ ก๊าซ หรือกรด งานนี้เผยแพร่ในNature Communicationsเมื่อวันที่ 20 มกราคม ทีมวิจัยจาก UT Austin สามารถนำเซลล์ยีสต์มาต่อใหม่เพื่อให้มวลเซลล์มากถึง 90 เปอร์เซ็นต์กลายเป็นไขมัน ซึ่งสามารถนำไปใช้ผลิตไบโอดีเซลได้ Alper กล่าวว่า "เพื่อให้เข้าใจในมุมมองนี้ ค่าไขมันนี้เข้าใกล้ความเข้มข้นที่เห็นได้ในกระบวนการทางชีวเคมีทางอุตสาหกรรมหลายประเภท "คุณสามารถนำไขมันที่ก่อตัวขึ้นไปใช้ในทางทฤษฎีเพื่อให้พลังงานกับรถยนต์ได้" เนื่องจากวัสดุที่มีไขมันเป็นส่วนประกอบสำคัญสำหรับผลิตภัณฑ์ในครัวเรือนจำนวนมาก กระบวนการนี้จึงสามารถใช้ในการผลิตสิ่งของต่างๆ ที่ทำจากปิโตรเลียมหรือน้ำมัน ตั้งแต่ไนลอนไปจนถึงอาหารเสริมโภชนาการไปจนถึงเชื้อเพลิง เชื้อเพลิงชีวภาพและสารเคมีที่ผลิตจากสิ่งมีชีวิตถือเป็นส่วนที่มีแนวโน้มดีของตลาดพลังงานหมุนเวียน โดยรวมแล้ว ตลาดเชื้อเพลิงชีวภาพทั่วโลกคาดว่าจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าในช่วงหลายปีข้างหน้า จาก 82.7 พันล้านดอลลาร์ในปี 2554 เป็น 185.3 พันล้านดอลลาร์ในปี 2564 "เราใช้ยีสต์สายพันธุ์เริ่มต้นของYarrowia lipolyticaและเราสามารถเปลี่ยนให้เป็นโรงงานสำหรับผลิตน้ำมันจากน้ำตาลได้โดยตรง" Alper กล่าว "งานนี้เปิดเวทีใหม่สำหรับแหล่งพลังงานหมุนเวียนและสารเคมี" เชื้อเพลิงชีวภาพที่นักวิจัยคิดค้นขึ้นมีองค์ประกอบคล้ายกับไบโอดีเซลที่ทำจากน้ำมันถั่วเหลือง ข้อดีของการใช้เซลล์ยีสต์เพื่อผลิตไบโอดีเซลในเชิงพาณิชย์คือ เซลล์ยีสต์สามารถปลูกได้ทุกที่ วิศวกร ไม่แข่งขันกับทรัพยากรที่ดิน และง่ายต่อการดัดแปลงพันธุกรรมมากกว่าเชื้อเพลิงชีวภาพจากแหล่งอื่นๆ Lonnie O. Ingram ผู้อำนวยการ Florida Center for Renewable Chemicals and Fuels กล่าวว่า "ด้วยการเดินสายพันธุกรรมYarrowia lipolyticaดร. Alper และกลุ่มวิจัยของเขาได้สร้างตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพที่ใกล้เคียงกับเชิงพาณิชย์ซึ่งผลิตน้ำมันชีวภาพในระดับสูงในระหว่างการหมักคาร์โบไฮเดรต" ที่มหาวิทยาลัยฟลอริดา "นี่คือการสาธิตที่น่าทึ่งของพลังของวิศวกรรมเมตาบอลิซึม" จนถึงตอนนี้ การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพและน้ำมันหมุนเวียนในระดับสูงยังเป็นเป้าหมายที่เข้าใจยาก แต่นักวิจัยเชื่อว่าการผลิตในระดับอุตสาหกรรมเป็นไปได้ด้วยแพลตฟอร์มของพวกเขา ในความพยายามด้านวิศวกรรมขนาดใหญ่ที่กินเวลากว่า 4 ปี นักวิจัยได้ทำการดัดแปลงพันธุกรรมของยาร์โรเวีย ลิโปลิติกาโดยทั้งการกำจัดและการแสดงออกของยีนเฉพาะที่มีอิทธิพลต่อการผลิตไขมันมากเกินไป นอกจากนี้ ทีมงานได้ระบุสภาวะการเพาะเลี้ยงที่เหมาะสมซึ่งแตกต่างจากสภาวะมาตรฐาน วิธีการแบบดั้งเดิมอาศัยการอดอาหารด้วยไนโตรเจนเพื่อหลอกเซลล์ยีสต์ให้เก็บไขมันและวัสดุต่างๆ การวิจัยของ Alper นำเสนอกลไกในการเพิ่มไขมันโดยไม่ต้องอดไนโตรเจน การวิจัยส่งผลให้เทคโนโลยีที่ UT Austin ได้ยื่นขอจดสิทธิบัตร "เซลล์ของเราไม่ต้องการความอดอยากขนาดนั้น" Alper กล่าว "นั่นทำให้น่าสนใจอย่างยิ่งจากมุมมองด้านการผลิตของอุตสาหกรรม" ทีมวิจัยเพิ่มระดับไขมันได้เกือบ 60 เท่าจากจุดเริ่มต้น ที่ระดับไขมัน 90 เปอร์เซ็นต์ แพลตฟอร์มดังกล่าวจะสร้างปริมาณไขมันในระดับสูงสุดที่สร้างขึ้นโดยใช้เซลล์ยีสต์ที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรม ในการเปรียบเทียบ แพลตฟอร์มที่ใช้ยีสต์อื่นๆ ให้ปริมาณไขมันในช่วง 50 ถึง 80 เปอร์เซ็นต์ อย่างไรก็ตาม แพลตฟอร์มทางเลือกเหล่านี้ไม่ได้ผลิตไขมันโดยตรงจากน้ำตาลเหมือนที่เทคโนโลยี UT Austin ทำ Alper และทีมงานของเขายังคงค้นหาวิธีการเพิ่มระดับการผลิตไขมันและพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่โดยใช้ยีสต์ที่ได้รับการออกแบบนี้