Opportunities and challenges in biological lignin valorization

لیگنین یکی از مولفه های اصلی زیست توده لیگنوسلولز است که یک ماده خام زیرزمینی در صنعت سوخت زیستی در حال رشد است. علیرغم اینکه پروتئین دپولیمریزه لیگنین به مدت طولانی مورد مطالعه قرار گرفته است، ناهمگونی ذاتی لیگنین به طور معمول منجر به جریان ناهمگن ترکیبات معطر می شود که به نوبه خود باعث ایجاد چالش های فنی مهمی در هنگام تولید مواد شیمیایی مشتق شده از لیگنین می شود که در آن خلوص اغلب نگرانی است. در طبیعت، میکروارگانیسم ها اغلب در معرض جابجایی زیست توده با مشکل مشابهی مواجه می شوند، در حالی که آنزیم های اکسید کننده قوی باعث تولید نمک های ناهمگن ترکیبات معطر می شوند. بعضی از میکروبها مسیرهای متابولیک را توسعه داده اند تا این گونه های معطر را از طریق مسیرهای بالا به واسطه های مرکزی تبدیل کنند و سپس می توانند از طریق مسیرهای پایین به متابولیسم مرکزی کربن در یک فرآیند که ما را به عنوان «هدایت بیولوژیکی» نامگذاری می کنیم، هدایت شود. این رویکرد راه حل یک راه حل مستقیم و بیولوژیکی برای غلبه بر مشکلات ناهمگونی در ارزیابی لیگنین برای مؤسسات زیستی مدرن ارائه می دهد. این مفهوم همراه با تفکیک هدفمند و کاتالیزوری شیمیایی پایین دست، این توانایی را برای تولید طیف گسترده ای از مولکول های لیگنین فراهم می کند. این دیدگاه فرصت های تحقیق و چالش های پیش رو برای این زمینه جدید تحقیق را توضیح می دهد، که وعده های قابل توجهی را در رابطه با مفهوم بیورفینشن که در آن پلی ساکارید ها و لیگنین به عنوان مواد با ارزش به همان اندازه ارزشمند مورد بررسی قرار می گیرند. به طور خاص، ما در مورد استفاده از بستر لیگنین برای استفاده از میکروبی، انتخاب میزبان برای کانال های زیستی، همکاری انرژی آنزیم لیگنینولیتی، مهندسی متابولیک، خصوصی سازی سوبسترا گسترش می یابیم و یکپارچه سازی فرآیند، که هر یک از آنها چالش های کلیدی را ارائه می دهد. در نهایت، برای راه حل های بیولوژیکی برای ارزشمند سازی لیگنین، باید مسائل متعدد در هر یک از این حوزه ها مورد توجه قرار گیرند، و ارزش زیست محیطی لیگنین را یک مسئله چند رشته ای و یکپارچه طراحی می کند.