木质纤维素生物质(LB)是一种极具潜力的生产聚羟基脂肪酸酯(PHA)的原料。它可再生、经济高效,且不与粮食竞争,为实现循环生物经济提供了有力支持。利用木质纤维素生物质合成PHA,不仅有助于降低生产成本,还能够减少对环境的负面影响,展现出作为传统塑料替代品的巨大应用潜力。
近日,天津科技大学教授马晓军和李冬娜团队在《Biotechnology Advances》上发表了题为“Lignocellulosic biomass as promising substrate for polyhydroxyalkanoate production: Advances and perspectives”的综述文章。文章总结了近年来在使用低成本LB作为潜在原料进行PHA生物合成方面的研究突破;重点阐述了PHA生物合成的代谢机制、途径及关键酶,并提供了改进微生物生产能力和发酵代谢工程的见解;此外,该工作还介绍了PHA生产的生命周期评估和技术经济分析;最后提出了LB与其他碳源共同发酵、集成工艺开发和共同生产策略的发展方向,以降低PHA生产成本和有效增值废物。
图2. LB到PHA生产的循环生物经济过程
2.LB三大组分合成PHA的进展及代谢途径
图3. 提高LB中可发酵糖可用性的预处理方法
图5. LB衍生木质素合成PHA的代谢途径
该文章提出了木质纤维素生物质作为底物合成PHA面临的挑战和未来的发展方向,具体包括以下几个方面:(1)LB与其他碳源结合的共底物发酵(2)将预处理、糖化、发酵、提取和回收结合的集成工艺开发(3)与PHA共同生产氨基酸、氢气和生物乙醇等的共生产策略(4)先进的生命周期评估(LCA)和技术经济分析(TEA)工具的运用(5)具有独特性能的非天然PHA的生产。
原文链接:https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2024.108512
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