利用微生物对解聚木质素进行Valorization

木质素是一种丰富的天然聚合物，在纸浆和造纸工业中作为副产品被淘汰。最近的一篇综述文章探讨了可用于可持续木质素增值的不同微生物过程，不仅产生了环境效益，还产生了经济效益。这篇文章发表在《生物设计研究》杂志上

研究人员强调了当前的进展以及在使用天然存在和工程化微生物将解聚木质素转化为有价值的高价值产品时面临的挑战

对向低碳社会过渡的日益关注推动了研究开发可持续解决方案。木质素是一种在植物生物质中大量存在的天然聚合物，传统上被作为纸浆和造纸工业的副产品丢弃或作为燃料燃烧。然而，近年来，它已成为生产各种环保增值产品的宝贵原料

最常用的木质素转化方法采用两阶段策略，包括解聚，然后精炼，将木质素转化为有益的产品。各种预处理策略和解聚技术，包括氧化、还原和热解聚以及化学改性，将木质素分解为较低重量的酚类化合物，然后将其提炼成专门的高价值化学品

此外，通过使用能够将木质素衍生的芳烃降解为增值产品的微生物，可以最大限度地利用木质素

某些细菌和真菌物种，如恶臭假单胞菌、乳红球菌、沼泽红假单胞菌（Rhodopseudomonas palustris）、黄孢原毛平革菌（Phanerochaete chrysosporium）和鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas），具有使其能够直接利用预处理的木质素或解聚的芳香化合物的酶。此外，异源酶在大肠杆菌等模型微生物中的表达使基于木质素的平台化合物转化为更有价值的最终产物

在最近的一项研究中，中烟福建工业股份有限公司技术中心的范建强教授与东北林业大学的薛哲勇教授、江南大学的陈安琪教授和厦门大学的袁继峰教授合作，回顾了利用微生物向上循环木质素的生物策略的最新进展

袁继峰教授在详细阐述他们研究的目的时说，“此外，我们的综述深入了解了当前生物木质素定价面临的问题，同时提出了进一步的研究方向，以改进这些技术，广泛实现木质素的上循环。”

这篇文章强调了从木质素生产二羧酸，特别是顺式、顺式粘酸（ccMA）的前景。传统的方法包括从石油原料中进行化学合成，但合成生物学提供了一种环保的替代方法

putida、大肠杆菌和Amycolatoposis sp.等细菌的工程菌株用于优化ccMA的合成途径，从而从木质素衍生的化合物中合成更多的ccMA。研究人员还讨论了使用恶臭假单胞菌和大肠杆菌的工程菌株从木质素水解物中合成己二酸（一种商业上重要的二羧酸）、吡啶二羧酸和β-酮己二酸

该研究进一步解释了微生物生物催化用于从木质素衍生的阿魏酸合成香兰素，以及通过木质素衍生化合物的微生物发酵有效生产没食子酸。该综述还探讨了使用工程微生物菌株改进酚酸（如4-羟基苯乙酸和3,4-二羟基苯乙酸）和复杂天然产物的生物合成，包括木质素衍生化合物中的酚苷、香豆素和黄酮类化合物

研究人员强调了微生物将木质纤维素水解产物直接加工成各种分子的简单性和可持续性。他们观察到，木质素降解菌广泛分布在富含木质素的天然多样环境中，主要属于变形菌门、放线菌门、厚壁菌门和古菌门

总之，这项研究强调了利用微生物实现可持续木质素增值的潜力，认识到木质素作为可再生原料的潜力。跨学科方法与循环和可持续生物经济的全球目标相一致，强调微生物学、化学、合成生物学和基因工程在释放木质素在高价值化学生产中的全部潜力方面的重要性