通過(guò)一些基因上的調(diào)整，一種對(duì)碳?xì)浠衔镉形缚诘耐寥兰?xì)菌有望成為一個(gè)生物工廠，將一種可再生但令人沮喪的未開(kāi)發(fā)資源轉(zhuǎn)化為無(wú)處不在的塑料替代品。

像威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校(University of wisconsin - madison)能源資助的大湖生物能源研究中心(Great Lakes Bioenergy Research Center)研究人員一樣，他們希望把木本植物變成石油的替代品，用于生產(chǎn)燃料和其他化學(xué)制品，此前他們一直在尋找構(gòu)成植物細(xì)胞壁纖維纖維素中的糖分。獲取這些糖的大部分工作包括剝離木質(zhì)素，這是一種聚合物，填補(bǔ)了纖維素和細(xì)胞壁中其他化學(xué)成分之間的空隙。

博科園-科學(xué)科普：這就留下了很多有用的纖維素，但也留下了很多木質(zhì)素，而木質(zhì)素從來(lái)沒(méi)有多少價(jià)值。一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，造紙廠一直在從木材中提取木質(zhì)素來(lái)造紙，但發(fā)現(xiàn)木質(zhì)素的價(jià)值微乎其微，只能在造紙廠的鍋爐里燃燒。威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校土木與環(huán)境工程學(xué)研究生米格爾?佩雷斯表示：除了錢(qián)，木質(zhì)素可以做任何事情。但是他們可能不像他那樣了解諾沃斯芬哥賓芳香麝香貓。佩雷斯、土木和環(huán)境工程學(xué)教授丹尼爾·諾格拉(Daniel Noguera)以及GLBRC和威斯康辛能源研究所的同事們?cè)凇毒G色化學(xué)》(Green Chemistry)期刊上發(fā)表了一篇論文。

研究如何利用N.芳香麝香樹(shù)將木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為更有價(jià)值的商品。Noguera說(shuō)：木質(zhì)素是地球上除石油外最豐富的芳香族化合物來(lái)源。但是，眾所周知，這種巨大而復(fù)雜的木質(zhì)素分子很難有效地分解成有用的組成部分。進(jìn)入細(xì)菌，這是第一次分離，而蓬勃發(fā)展的土壤中富含芳香族化合物后，石油產(chǎn)品污染。在其他微生物挑挑揀揀的地方，芳香麝香是木質(zhì)素中芳烴的生物漏斗。它的獨(dú)特之處在于，它可以將幾乎所有不同木質(zhì)素分解成更小的芳香烴。以前嘗試過(guò)的其他微生物可能能夠消化木質(zhì)素中發(fā)現(xiàn)的幾種芳香化合物，當(dāng)遇到這種微生物時(shí)，它已經(jīng)能夠很好地降解多種化合物。這使得這種微生物非常有前途。

在它的消化過(guò)程中，微生物將這些芳香化合物轉(zhuǎn)化為2-吡咯-4,6-二羧酸——更易于管理的名稱是PDC。通過(guò)從微生物中去除三個(gè)基因，研究人員把中間的PDC變成了這條線的末端。這些工程菌變成了一個(gè)漏斗，不同的木質(zhì)素進(jìn)入其中，PDC從其中流出。日本生物工程師已經(jīng)使用PDC制造出各種各樣的材料，這些材料將對(duì)消費(fèi)品有用。研究發(fā)現(xiàn)這種化合物的性能與PET聚合物中最常見(jiàn)石油基添加劑相同，甚至更好。PET聚合物包括塑料瓶和合成纖維，是目前世界上生產(chǎn)最常見(jiàn)的聚合物。這將是一種很有吸引力的塑料替代品（在環(huán)境中自然分解，而且不會(huì)將類似激素的化合物滲入水中）只要PDC更容易獲得。

這是沒(méi)有工業(yè)流程可以做到這一點(diǎn)，因?yàn)楝F(xiàn)有的路線很難實(shí)現(xiàn)PDC。但是如果我們從纖維素中制造生物燃料，生產(chǎn)木質(zhì)素（過(guò)去經(jīng)常燃燒的東西）可以有效地將木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為PDC，這可能會(huì)改變這種化合物的工業(yè)應(yīng)用市場(chǎng)。目前，芳香果子貍的基因工程變異可以將木質(zhì)素中至少59%的潛在有用化合物轉(zhuǎn)化為PDC。但是這項(xiàng)新的研究顯示出更大的潛力，而且佩雷斯有進(jìn)一步控制微生物的目標(biāo)。如果能讓這條管道以足夠的速度、足夠的產(chǎn)量生產(chǎn)，就可能創(chuàng)造一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)。

博科園-科學(xué)科普｜研究/來(lái)自: 威斯康星大學(xué)麥迪遜分校/Chris Barncard

參考期刊文獻(xiàn):《Green Chemistry》

DOI: 10.1039/C8GC03504K

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