許平團(tuán)隊(duì)研究可再生資源的高值化獲重要進(jìn)展
近期，國際著名學(xué)術(shù)期刊《Journal of the American Chemical Society》(J. Am. Chem. Soc.)以封面文章形式發(fā)表了上海交通大學(xué)微生物代謝國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室許平教授團(tuán)隊(duì)在木質(zhì)素高值化利用方面的最新研究進(jìn)展“A coenzyme-free biocatalyst for the value-added utilization of lignin-derived aromatics”。這是許平教授團(tuán)隊(duì)今年繼在德國應(yīng)用化學(xué)雜志（Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 1214-1217）發(fā)表有關(guān)木質(zhì)素衍生物溫度導(dǎo)向高值生物轉(zhuǎn)化的重要結(jié)果之后，在可再生資源利用領(lǐng)域取得的又一新的研究進(jìn)展。
圖1 J. Am. Chem. Soc.雜志封面
木質(zhì)纖維素/農(nóng)業(yè)廢棄物的高值化利用可以有效地將石油化學(xué)品的替代生產(chǎn)與環(huán)境可持續(xù)性發(fā)展進(jìn)行偶聯(lián)。目前，木質(zhì)素廢物流通常被用于燃燒產(chǎn)生熱量，伴隨大量的環(huán)境污染。因此，開發(fā)將木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為高值化合物的綠色工藝對(duì)生物煉制的發(fā)展至關(guān)重要。然而，傳統(tǒng)生物合成途徑對(duì)昂貴輔酶（ATP和CoA）的不斷需求嚴(yán)重阻礙了木質(zhì)素水解單體的有效利用。該研究開發(fā)了一種基于新型酚酸脫羧酶（Pad）和芳香酚單雙氧酶（Ado）的不依賴輔酶的生物催化劑，并將其用于木質(zhì)素水解物的高值化利用。除此之外，在先前開發(fā)的通過溫度來控制香草醛/醇合成的技術(shù)基礎(chǔ)上，該研究提出了第二代技術(shù)-溫度/pH導(dǎo)向策略，使木質(zhì)素的主要水解單體同時(shí)轉(zhuǎn)化為13.3 g/L香草醛和20.5 g/L 4-乙烯基苯酚。這些產(chǎn)物廣泛用于香料、聚合物材料、光敏電阻和半導(dǎo)體的制造。該輔酶不依賴的催化劑還可以用于許多其他木質(zhì)素來源芳香化合物的高值化，這個(gè)綠色的生產(chǎn)技術(shù)將為生物煉制整體效率和經(jīng)濟(jì)性的提高鋪平道路。
圖2 木質(zhì)素高值化的輔酶不依賴的生物催化體系示意圖
博士后倪俊為論文的第一作者。該項(xiàng)研究工作得到中國博士科學(xué)基金特別資助和面上資助、國家自然科學(xué)基金以及上海市科委基金等項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b08177
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