一个新的人工酶显示它可以通过木质素咀嚼,艰难的聚合物,帮助木本植物保持其形状。木质素还存储潜力巨大的可再生能源和材料。欧洲杯足球竞彩
报告在《自然通讯》杂志上,一个研究小组从华盛顿州立大学和美国能源部西北太平洋国家实验室表明他们的人工酶成功消化木质素,顽固地拒绝先前试图发展成一个经济上有用的能源。
木质素,第二个地球上最丰富的可再生碳源,主要是去废物作为燃料来源。当柴烧煮,木质素副产品帮助传授,烟熏风味的食物。但燃烧释放所有碳排放到大气中,而不是捕捉其他用途。
“我们的bio-mimicking酶显示承诺在现实木质素降解,这被认为是一个突破,”小张说通讯作者在纸上和威诺娜州立大学副教授的基因和琳达《化学工程与生物工程学院。张还持有在太平洋西北国家实验室联合约会。“我们认为有机会开发一种新的催化剂,真正解决生物和化学催化剂的局限性。”
木质素是在所有维管植物,形成细胞壁,为植物提供了刚性。木质素可以让树木站,给蔬菜坚定,约占20 - 35%的木材的重量。因为木质素变成黄色,当暴露在空气中,木制品行业删除好造纸过程的一部分。一旦删除,它通常是生产燃料和电力燃烧效率低下。
化学家们已经尝试和失败的一个多世纪以来从木质素生产有价值的产品。记录的挫折可能要改变了。
一个比自然
我们知道“这是第一个nature-mimetic酶可以有效地消化木质素产生的化合物可以用作生物燃料和化工生产,”添加Chun-Long陈,通讯作者,太平洋西北国家实验室研究员,和附属教授在华盛顿大学的化学工程和化学。
在自然界中,真菌和细菌能够分解木质素酶,这是一个mushroom-covered日志分解在森林里。酶比化学降解过程提供了一种更加环保,这需要比它产生高热量和消耗更多的能量。
但是,天然酶降解随着时间的推移,这使得它们很难在一个工业过程中使用。他们是昂贵的。
“真的很难产生这些酶微生物的一个有意义的实际使用数量,”张说。“一旦你孤立他们,他们非常脆弱和不稳定。但这些酶提供一个很好的机会激励模型,复制他们的基本设计。”
虽然研究人员一直无法利用天然酶为他们工作,他们已经在过去的几十年里学到了很多关于他们是如何工作的。张的研究小组最近的评论文章概述了挑战和障碍对木质素降解酶的应用。“理解这些障碍对设计仿生酶提供了新的见解,“张补充说。
Peptoid脚手架是关键
在当前的研究中,研究人员取代了自然酶的活性位点周围肽与蛋白质像分子称为peptoids。这些peptoids自组装成纳米晶体管和床单。Peptoids首次在1990年代开发的模拟蛋白质的功能。他们有一些独特的特点,包括高稳定,允许科学家解决天然酶的缺陷。在这种情况下,他们提供了一个高密度的活跃的网站,这是不可能获得与天然酶。
“我们可以准确地组织这些活动网站和优化当地环境催化活性,”陈先生说,”,我们有一个更高密度的活跃的网站,而不是一个活跃的网站。”
正如所料,这些人工酶也比自然更稳定和健壮的版本,这样他们就可以工作在温度60摄氏度,温度会破坏自然酶。
“这个工作真的开辟了新的机遇,”陈先生说。“这是向前迈出的重要一步,将木质素转化为有价值的产品使用环保的方法。”
如果新的仿生酶可以进一步提高产量增加转换,生成更高档的产品,它有潜力扩大产业规模。技术提供了新航线为航空生物燃料和可再生材料biobased材料,其他应用程序。欧洲杯足球竞彩
研究协作是通过WSU-PNNL Bioproducts研究所。Tengyue剑,Wenchao杨,彭μ,鑫张的电费单和翼城威诺娜州立大学的周和沛沛王也导致了研究。
工作由华盛顿州的联合航空航天技术和创新中心,一个程序,支持行业和大学研究合作开发创新技术在航空行业,美国能源部,办公室,办公室的基本能源科学作为中心的跨尺度综合的科学,能源前沿研究中心位于华盛顿大学。欧洲杯线上买球提供了额外的支持由美国国家科学基金会(1454575)和农业部国家粮食和农业研究所(2018-6欧洲杯线上买球7009-27902)。Peptoid合成功能材料合成和支持的跨尺度模拟计划,实验室研究和发展项目针对用电。欧洲杯足球竞彩
来源:https://www.pnnl.gov/