2016年9月19日
丰富的，充满能量和紧密束缚，以至于释放其能量的唯一方法是通过燃烧 - 木质素多年来一直使科学家感到沮丧。在不寻常的土壤细菌的帮助下，桑迪亚国家实验室的研究人员认为，他们现在知道如何破解开放木质素，这一突破可以改变生物燃料生产的经济学。
萨迪亚国家实验室的研究人员Arul Varman，左派和主要研究人员Seema Singh是一个团队的一部分，该团队绘制了仅居住在木质素附近的细菌的代谢途径。今天在PNA上发布的突破可能导致经济上可行的生物燃料生产。（Dino Vournas的照片）
木质素是木质纤维素生物质的组成部分，这几乎到处都是干植物物质。作为不与食物或饲料竞争的生物质来源，木质素对于生物燃料生产至关重要。木质素构成了植物的要塞状细胞壁，以使其能够防止重力传输，同时保护它们免受微生物攻击和环境压力。这些有益的特征使木质素难以分解，甚至更难转化为有价值的东西。
通过遵循居住在木质素上的异常土壤细菌的代谢途径，由主要研究员Seema Singh领导的Sandia研究小组成员认为，他们可以开发技术来分解木质素并提取有价值的平台化学品。高价值化学物质（如粘辛酸和脂肪酸）可以源自平台化学物质。
辛格说：“木质素是一种未开发的资源。”“但是作为高价值化学品的基础，它具有巨大的价值。这些高价值化学物质可以成为聚氨酯，尼龙和其他生物塑料的基础。”
这项工作据报道，题为“解码土壤细菌提取物如何建立块和木质氨酸溶解的代谢能量为木质素价值的路线图提供了木质素的构建块。”欧洲杯线上买球这项工作由Sandia实验室定向研究与开发计划资助。
化学生产关键的生物精英经济学
由于生产成本高，生物燃料根本无法作为替代汽油的替代。
但是，如果您将高价值化学物质的生产添加到生物填补业务模型中，那么经济学就适当了 - 就像炼油厂一样，在我们的日常生活中，使用原油来生产高价值化学品和大量的聚合物。
“汽油是一种低价值的高量产品。辛格说：“这是由大约6-10％的每桶石油的高价值化学品平衡的。”
木质素被视为使用有限使用的副产品，通常以其能量含量而燃烧。与燃烧发电相比，使用生物量进行化学生产可能会产生至少10倍的价值。
生活在木质素之外
对于如何分解木质素的灵感，研究人员看着自然。
辛格解释说：“我们知道，在很长一段时间内，真菌和细菌最终会破坏木质素。”“如果我们能理解这一过程，我们可以使用自然已经知道的生物燃料和木质素化学生产的知识。”
由于细菌更容易设计用于所需化学物质的工业生产，因此研究人员专注于细菌。最好的候选者是在木浆生产中富含木质素的废物流中发现的鞘磷脂或SYK-6。
Syk-6非常有趣，因为它仅以木质素为食。微生物通常靠糖生存，这更容易分解和从中提取能量。想象一下吃玉米粒或玉米壳之间的选择。
辛格说：“就热力学而言，这种细菌追随木质素而不是糖是没有意义的。”“它不会代谢糖。那么，它如何生存？我们知道SYK-6必须具有特殊的机制来分解聚合物木质素的牢固联系。”
映射代谢途径
就像遵循这笔钱是调查腐败的关键一样，研究人员着手遵循碳，了解Syk-6如何生活在木质素上。当细菌代谢木质素时，它以各种代谢物和构建块的不同途径结束。通过在各种网络中遵循从头到尾的碳（一种称为代谢通量分析的方法），研究人员希望绘制代谢途径。
辛格说：“这是第一次使用代谢通量分析来跟踪微生物中的木质素代谢。”“识别和定位可以用作现实代理的碳底物的标记来源被证明是非常困难的。”
由于代谢途径的复杂性，运行实验没有立即得到答案。辛格将其描述为“将一个引人入胜的拼图的碎片汇总在一起。”
Sandia团队的论文报告了用于破译Syk-6代谢途径的方法。
通过化学生产对木质素进行重视木质素
下一步是要设计一个微生物底盘，以利用Syk-6的代谢途径。诀窍是在正确的步骤停止路径以提取有用的产品。平台化学品可用于得出有价值的化学物质，例如粘酸和脂肪酸。
前进的一条路径是在遗传学工程中SYK-6，以在可以从木质素中提取平台化学物质时停止其代谢过程。另一个途径是将SYK-6中重要的代谢过程的基因拼接到大肠杆菌等强大的工业宿主上，以创建用于所需的燃料和化学物质的机箱。辛格和其他研究人员希望探索这两种选择。
辛格说：“这种理解使木质素以全新的眼光投射。”“既然我们知道如何开始从木质素中衍生价值，那么广泛的资源就可以开放。解码SYK-6代谢途径正在为木质素价值提供路线图。”
资源：http://www.sandia.gov/