近日，國際著名學術期刊《Journal of the American Chemical Society》(J. Am. Chem. Soc.)以封面文章形式發表了上海交通大學生命科學技術學院、微生物代謝國家重點實驗室許平教授團隊在木質素高值化利用方面的最新研究進展“A coenzyme-free biocatalyst for the value-added utilization of lignin-derived aromatics”。這是許平教授團隊今年繼在德國應用化學雜志（Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 1214-1217）發表有關木質素衍生物溫度導向高值生物轉化的重要結果之后，在可再生資源利用領域取得的又一新的研究進展。博士后倪俊為論文的第一作者，許平教授為通訊作者。
圖1 J. Am. Chem. Soc.雜志封面
木質纖維素/農業廢棄物的高值化利用可以有效地將石油化學品的替代生產與環境可持續性發展進行偶聯。目前，木質素廢物流通常被用于燃燒產生熱量，伴隨大量的環境污染。因此，開發將木質素轉化為高值化合物的綠色工藝對生物煉制的發展至關重要。然而，傳統生物合成途徑對昂貴輔酶（ATP和CoA）的不斷需求嚴重阻礙了木質素水解單體的有效利用。該研究開發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，并將其用于木質素水解物的高值化利用。除此之外，在先前開發的通過溫度來控制香草醛/醇合成的技術基礎上，該研究提出了第二代技術-溫度/pH導向策略，使木質素的主要水解單體同時轉化為13.3 g/L香草醛和20.5 g/L 4-乙烯基苯酚。這些產物廣泛用于香料、聚合物材料、光敏電阻和半導體的制造。該輔酶不依賴的催化劑還可以用于許多其他木質素來源芳香化合物的高值化，這個綠色的生產技術將為生物煉制整體效率和經濟性的提高鋪平道路。
圖2 木質素高值化的輔酶不依賴的生物催化體系示意圖
該項研究工作得到中國博士科學基金特別資助和面上資助、國家自然科學基金以及上海市科委基金等項目的資助。
