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随着全球对石油产品硫含量规定愈发严格，现有生物脱硫技术存在降解烷基化 DBTs/BTs 能力差、油水相传质效率低等问题。研究人员对食烷戈登氏菌 JT-2 展开研究，发现其能高效脱硫，还明确了相关基因。这为工业生物脱硫提供了新方案。
石油，作为当今世界的重要能源支柱，为各国经济发展提供着源源不断的动力。然而，石油中含有的硫却像是隐藏在其中的 “捣蛋鬼”。当含硫的石油产品燃烧时，会释放出大量的硫氧化物（SO
x），这些物质不仅让空气变得污浊，还成为了酸雨形成的 “罪魁祸首”。为了应对这一环境危机，全球各地纷纷出台严格的石油产品硫含量标准，例如美国、欧盟、中国和日本等主要国家和地区，都将石油产品的硫含量限制在 10ppm，部分地区甚至要求低至 5ppm。在这样的大背景下，研发高效的脱硫技术迫在眉睫。
传统的加氢脱硫技术虽然应用广泛，但存在高能耗、高成本以及对环境不友好等诸多弊端。生物脱硫技术则以其温和的反应条件、较低的投资成本和较高的清洁度，成为了极具潜力的替代方案。不过，目前生物脱硫技术在工业应用中遭遇了重重阻碍。一方面，许多脱硫细菌对烷基化的二苯并噻吩（DBT）和苯并噻吩（BT）等有机硫化合物降解能力欠佳，尤其是对那些在 4 - 位或 4,6 - 位带有取代基的烷基化 DBT，常规脱硫细菌往往束手无策；另一方面，有机硫化合物的疏水性使得它们难以被常规细菌有效接触和降解，油水相之间的传质效率成为了制约生物脱硫效率的关键因素。
为了解决这些难题，来自国内的研究人员针对新发现的食烷戈登氏菌 JT - 2（Gordonia alkanivorans JT - 2）展开了深入研究。他们发现，这种细菌能够通过硫特异性的 4S 途径，同时降解 DBT、4 - 甲基二苯并噻吩（4 - MDBT）、3 - 甲基苯并噻吩（3 - MBT）和 4,6 - 二甲基二苯并噻吩（4,6 - DMDBT），并且在脱硫过程中还能保持碳环结构的完整性。研究成果发表在《Biochemical Engineering Journal》上，为生物脱硫技术的发展带来了新的曙光。
研究人员在开展此项研究时，主要运用了以下关键技术方法：首先是从石油污染土壤中筛选和分离细菌，通过对不同油田的石油污染土壤进行严格的筛选、分离和纯化，成功获得了食烷戈登氏菌 JT - 2；其次进行了基因组分析，以此确定细菌中关键的脱硫基因以及霉菌酸生物合成基因；最后利用蛋白质相互作用网络分析，来探究脂质生物合成与硫代谢之间的相互关系 。
研究结果
- 菌株的分离与鉴定：研究人员从不同油田的石油污染土壤中，经过层层筛选、分离和纯化，成功获得了食烷戈登氏菌 JT - 2。该菌株具备同时降解 4 - MDBT 和 3 - MBT 的能力，并且在降解过程中能够保留有机化合物的碳环结构。
- 脱硫能力测试：生物脱硫实验结果令人瞩目。在 5 天内，JT - 2 能将模型油中的硫含量大幅降低，DBT 的硫含量降至 35.7 ± 5.9mg/L，4 - MDBT 降至 55.2 ± 7.9mg/L，3 - MBT 降至 63.1 ± 5.7mg/L，4,6 - DMDBT 降至 73.7 ± 3.8mg/L 。同时，该菌株对不同有机硫化合物展现出了较高的脱硫效率，DBT 的脱硫率达到 78.8% ± 3.1%，4 - MDBT 为 67.6% ± 4.9%，3 - MBT 为 54.7% ± 4.5%，4,6 - DMDBT 为 63.3% ± 2.5%。
- 基因组分析：通过基因组分析，研究人员发现了食烷戈登氏菌 JT - 2 中存在关键的脱硫基因（dszA、dszB、dszC 和 dszD）以及霉菌酸生物合成基因（fas、pks13、kasAB、fabD 和 fadD32）。这些基因的存在为菌株高效的脱硫能力提供了遗传学基础。
- 蛋白质相互作用网络分析：蛋白质相互作用网络分析进一步揭示了脂质生物合成与硫代谢之间的紧密联系。这表明食烷戈登氏菌 JT - 2 具备独特的代谢适应性，能够更好地利用自身的代谢途径来实现高效脱硫。
研究结论与讨论
食烷戈登氏菌 JT - 2 在生物脱硫领域展现出了巨大的潜力。在优化条件下，该菌株对不同有机硫化合物展现出了广泛的底物特异性和高效的脱硫能力，其脱硫效率分别为：DBT 为 6.27 ± 0.13 μmol S/(g DCW?h)，4 - MDBT 为 5.57 ± 0.48 μmol S/(g DCW?h)，3 - MBT 为 5.43 ± 0.78 μmol S/(g DCW?h)，4,6 - DMDBT 为 5.33 ± 0.15 μmol S/(g DCW?h) 。
该研究不仅发现了一种高效的生物脱硫菌株，还深入解析了其脱硫的分子机制，明确了关键基因和代谢途径之间的相互作用。这对于推动生物脱硫技术在工业领域的应用具有重要意义，为解决石油产品脱硫难题提供了新的方向和理论依据。同时，研究结果也为进一步开发和优化生物脱硫工艺提供了宝贵的参考，有望在未来实现更高效、更环保的石油脱硫生产，助力全球能源行业向绿色可持续方向发展。
