近日,北京林業大學材料學院宋國勇教授團隊在化學頂級期刊《Trends in Chemistry》(IF=22.448)發表了題為“The temptation from homogeneous linear catechyl lignin”的綜述論文。文章報道了近十年來C-木質素研究領域的最新成果。
C-木質素(Catechyl lignin)是由單一的咖啡醇結構單元通過苯并二惡烷連接形成的生物大分子,主要存在于香莢蘭、仙人掌、石栗等植物種子果殼中。與常規木質素對比,C-木質素具有線性、均一、耐酸性等優點,通過催化降解或化學處理可以被用于制備高附加值鄰苯二酚類產品和高性能材料,被認為是一種“理想型”的木質素高值化原料。自2012年被報道以來,C-木質素研究領域得到了快速的發展。然而,目前缺少相關綜述對該領域進行系統梳理與總結分析。基于此,該綜述首次概述了C-木質素在生物合成、分離與表征及高值利用等方面的研究進展。
該綜述根據C-木質素生物合成的研究結果,系統介紹了整個木質素合成過程中特異性酶對C-木質素合成的影響,總結出下調CCoAOMT和COMT表達、上調ChCAD5和漆酶ChLAC8表達有助于C-木質素的生成,為通過基因工程方法將C-木質素引入到常見木質纖維素中提供了一個重要的理論基礎。根據降解和非降解分析方法,描述了C-木質素在植物界的分布特點,目前主要分布在蘭科、仙人掌科、大戟科及醉蝶花科等植物果殼中;根據C-木質素與G/S-木質素“共存非共生”的特點,概述了當前C-木質素拆分、純化與表征的技術方法。基于C-木質素具有線性、均一性及耐酸性等性能,概括了C-木質素催化轉化制備鄰苯二酚類化學品和高性能碳纖維材料的研究進展。最后,該綜述提出了當前C-木質素高值利用過程中存在的挑戰及未來應用的前景。
材料學院青年教師王水眾為論文第一作者,宋國勇教授為通訊作者,感謝生物學院林金星教授給予的指導與幫助,該工作得到國家自然科學基金(32030010, 31971607)、國家重點研發計劃項目(2019YFC1906700)、中央高校基本科研業務費(BLX202133, 2021BLRD01)、高等學校學科創新引智計劃(111 project, B13007)資助。
文章鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2589597422001915
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