研究植物細(xì)胞壁生物化學(xué)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種酶，可以將楊樹木轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)主要工業(yè)化學(xué)品的來源。這項(xiàng)剛剛發(fā)表在《自然植物》雜志上的研究可能會(huì)導(dǎo)致一種新的可持續(xù)途徑，用于在植物生物質(zhì)中制造“對(duì)羥基苯甲酸”，這是一種目前來自化石燃料的化學(xué)構(gòu)件。
“對(duì)羥基苯甲酸是一種通用的化學(xué)原料。它可以作為制造液晶的基石、尼龍樹脂的增塑劑、熱敏紙的敏化劑以及制造對(duì)羥基苯甲酸酯、染料和顏料的原料，”美國植物生物化學(xué)家 Chang-Jun Liu 說。能源部布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室和該論文的主要作者。
2020 年對(duì)羥基苯甲酸的全球市場(chǎng)價(jià)值為 5900 萬美元，預(yù)計(jì)到 2026 年將達(dá)到 8000 萬美元。但目前制造這種重要化學(xué)品的工藝依賴于石化產(chǎn)品。它的合成需要苛刻的反應(yīng)條件(高溫和高壓)并且對(duì)環(huán)境有負(fù)面影響。尋找一種經(jīng)濟(jì)且可持續(xù)的方法在植物中制造對(duì)羥基苯甲酸有助于減輕對(duì)環(huán)境的影響并促進(jìn)新興的生物經(jīng)濟(jì)。
“我們已經(jīng)確定了一種負(fù)責(zé)合成和積累對(duì)羥基苯甲酸 (pBA)——對(duì)羥基苯甲酸的共軛堿——在木質(zhì)素中的關(guān)鍵酶，木質(zhì)素是構(gòu)成植物細(xì)胞周圍結(jié)構(gòu)支撐的三種主要聚合物之一， ”劉說。“這一發(fā)現(xiàn)可能使我們能夠設(shè)計(jì)植物在它們的細(xì)胞壁中積累更多的這種化學(xué)成分，從而有可能為生物質(zhì)增加價(jià)值。”
生物燃料和生物制品
細(xì)胞壁由鏈狀聚合物——纖維素、半纖維素和木質(zhì)素——組成，它們是植物生物質(zhì)的主要來源。劉和其他科學(xué)家一直在探索構(gòu)建這些植物聚合物的生化途徑。一個(gè)目標(biāo)是了解如何改變聚合物的混合物，使將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物燃料更容易、更具成本效益。
賦予植物結(jié)構(gòu)完整性、機(jī)械強(qiáng)度和防水性的木質(zhì)素特別難以分解。但最近旨在生產(chǎn)纖維素乙醇的研究推動(dòng)了技術(shù)進(jìn)步和機(jī)會(huì)，以增加木質(zhì)素的用途和價(jià)值。
科學(xué)家們已經(jīng)知道，構(gòu)成木質(zhì)素的構(gòu)件通常具有各種化學(xué)基團(tuán)，包括作為側(cè)鏈連接的 pBA。這些側(cè)基的確切功能是未知的。但劉的團(tuán)隊(duì)有興趣探索它們對(duì)木質(zhì)素結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響。因此，他們著手發(fā)現(xiàn)負(fù)責(zé)將 pBA 附著到木質(zhì)素上的酶。
“如果我們能夠識(shí)別這種酶，然后控制產(chǎn)生這種酶的基因的表達(dá)，我們就可以有效地控制生物能源植物生物質(zhì)中 pBA 的水平，”劉說。
標(biāo)簽： 樹木
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