Rhodococcus opacus PD630对木质素衍生化合物共利用情况的研究
一、研究背景与意义
（1）木质素炼制对木质纤维素资源利用具有重要意义
木质纤维素是一种由纤维素、半纤维素和木质素组成的复杂杂聚物，是一种可广泛利用的可再生原料。随着预处理、酶水解及发酵菌株开发等技术的不断进步，木质纤维素生物炼制水平得到了较大提升。纤维素和半纤维素已经通过生化途径有效地转化为各种化学品和生物燃料[1]，而为植物细胞壁提供结构支持的木质素，最常作为废物丢弃或作为廉价燃料燃烧。所以，将木质素升级为增值产品，可以增加基于木质纤维素的生物炼制的经济可行性[2]。
木质素是由苯丙烷单元通过碳-碳键和醚键等连接而成的三维网状聚酚类化合物。因单体不同，木质素的成分被分为三种类型：愈创木基丙烷结构单体聚合而成的G-木质素、对羟基苯基丙烷结构单体聚合而成的H-木质素和紫丁香基丙烷结构单体聚合而成的S-木质素（图1）。微生物具有丰富的代谢途径，可将木质素相关的复杂芳香类混合物通过代谢途径进行整合，形成一种或几种主要产物，实现木质素到产品的转化[3-4]。
图1. 木质素基本结构单元及其在不同物种木质素中的相对含量
（2）化学-生物法联合转化木质素
以粮食作物为原料的第一代生物燃料，渐渐凸显出“与人争粮”的问题。因此，研究正转向从第二代非食品原料生产燃料和化学品。根据《巴黎协定》等国际倡议，采用可再生燃料资源应对全球变暖，使开发生物燃料的研究工作得到了加强。美国能源部预计到2030年，由木质纤维素生产的生物燃料将取代美国目前消费的30%的石油[5]。随着资源危机和人类环保意识增强，如何有效利用木质素这一天然可再生资源已被许多国家提到战略高度考虑。
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