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酶可以将树木变成主要工业化学品的来源

导读研究植物细胞壁生物化学的科学家们发现了一种酶,可以将杨树木转化为生产主要工业化学品的来源。这项刚刚发表在《自然植物》杂志上的研究可

研究植物细胞壁生物化学的科学家们发现了一种酶,可以将杨树木转化为生产主要工业化学品的来源。这项刚刚发表在《自然植物》杂志上的研究可能会导致一种新的可持续途径,用于在植物生物质中制造“对羟基苯甲酸”,这是一种目前来自化石燃料的化学构件。

“对羟基苯甲酸是一种通用的化学原料。它可以作为制造液晶的基石、尼龙树脂的增塑剂、热敏纸的敏化剂以及制造对羟基苯甲酸酯、染料和颜料的原料,”美国植物生物化学家 Chang-Jun Liu 说。能源部布鲁克海文国家实验室和该论文的主要作者。

2020 年对羟基苯甲酸的全球市场价值为 5900 万美元,预计到 2026 年将达到 8000 万美元。但目前制造这种重要化学品的工艺依赖于石化产品。它的合成需要苛刻的反应条件(高温和高压)并且对环境有负面影响。寻找一种经济且可持续的方法在植物中制造对羟基苯甲酸有助于减轻对环境的影响并促进新兴的生物经济。

“我们已经确定了一种负责合成和积累对羟基苯甲酸 (pBA)——对羟基苯甲酸的共轭碱——在木质素中的关键酶,木质素是构成植物细胞周围结构支撑的三种主要聚合物之一, ”刘说。“这一发现可能使我们能够设计植物在它们的细胞壁中积累更多的这种化学成分,从而有可能为生物质增加价值。”

生物燃料和生物制品

细胞壁由链状聚合物——纤维素、半纤维素和木质素——组成,它们是植物生物质的主要来源。刘和其他科学家一直在探索构建这些植物聚合物的生化途径。一个目标是了解如何改变聚合物的混合物,使将生物质转化为生物燃料更容易、更具成本效益。

赋予植物结构完整性、机械强度和防水性的木质素特别难以分解。但最近旨在生产纤维素乙醇的研究推动了技术进步和机会,以增加木质素的用途和价值。

科学家们已经知道,构成木质素的构件通常具有各种化学基团,包括作为侧链连接的 pBA。这些侧基的确切功能是未知的。但刘的团队有兴趣探索它们对木质素结构和性质的影响。因此,他们着手发现负责将 pBA 附着到木质素上的酶。

“如果我们能够识别这种酶,然后控制产生这种酶的基因的表达,我们就可以有效地控制生物能源植物生物质中 pBA 的水平,”刘说。

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