ນັກວິທະຍາສາດໄດ້ສະແດງເທັກໂນໂລຍີໃໝ່ທີ່ເຊື້ອແບັກທີເຣັຍທີ່ສ້າງດ້ວຍວິສະວະກຳຊີວະພາບສາມາດເຮັດໃຫ້ສານເຄມີ/ໂພລີເມີທີ່ຄຸ້ມຄ່າໄດ້ຈາກການທົດແທນຄືນໄດ້. ພືດ ແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ
ລິກະນິນະ ແມ່ນວັດສະດຸທີ່ເປັນສ່ວນປະກອບຂອງຝາຫ້ອງຂອງພືດທີ່ແຫ້ງແລ້ງທັງຫມົດ. ມັນເປັນໂພລີເມີທໍາມະຊາດທີ່ອຸດົມສົມບູນອັນດັບສອງຫຼັງຈາກເຊນລູໂລສ. ວັດສະດຸນີ້ແມ່ນໂພລີເມີພຽງຊະນິດດຽວທີ່ພົບເຫັນຢູ່ໃນພືດທີ່ບໍ່ໄດ້ປະກອບດ້ວຍຄາໂບໄຮເດດ (້ໍາຕານ) monomers. Lignocellulose biopolymers ໃຫ້ຮູບຮ່າງ, ຄວາມຫມັ້ນຄົງ, ຄວາມເຂັ້ມແຂງແລະຄວາມແຂງແກ່ນຂອງພືດ. Lignocellulose biopolymers ປະກອບດ້ວຍສາມອົງປະກອບຕົ້ນຕໍ: cellulose ແລະ hemicellulose ປະກອບເປັນກອບທີ່ lignin ຖືກລວມເຂົ້າເປັນປະເພດຂອງຕົວເຊື່ອມຕໍ່ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງເຮັດໃຫ້ກໍາແພງຈຸລັງແຂງ. ການຕິດຝາຂອງເຊລເຮັດໃຫ້ພືດທົນທານຕໍ່ລົມ ແລະສັດຕູພືດ ແລະຊ່ວຍໃຫ້ເຂົາເຈົ້າຈາກການເນົ່າເປື່ອຍ. Lignin ແມ່ນຊັບພະຍາກອນພະລັງງານທົດແທນທີ່ໃຫຍ່ຫຼວງແຕ່ໃຊ້ບໍ່ໄດ້ຫຼາຍ. Lignin ເຊິ່ງເປັນຕົວແທນເຖິງ 30 ເປີເຊັນຂອງຊີວະມວນຂອງ lignocellulose ເປັນຊັບສົມບັດທີ່ບໍ່ໄດ້ຮັບການຂຸດຄົ້ນ - ຢ່າງຫນ້ອຍຈາກທັດສະນະທາງເຄມີ. ອຸດສາຫະກໍາເຄມີສ່ວນຫຼາຍແມ່ນຂຶ້ນກັບທາດປະສົມກາກບອນສໍາລັບການສ້າງຜະລິດຕະພັນທີ່ແຕກຕ່າງກັນເຊັ່ນ: ສີ, ເສັ້ນໃຍທຽມ, ຝຸ່ນແລະສໍາຄັນທີ່ສຸດແມ່ນພາດສະຕິກ. ອຸດສາຫະກໍານີ້ໃຊ້ຊັບພະຍາກອນທົດແທນບາງຢ່າງເຊັ່ນ: ນ້ໍາມັນພືດ, ແປ້ງ, cellulose ແລະອື່ນໆ, ແຕ່ນີ້ປະກອບດ້ວຍພຽງແຕ່ 13 ສ່ວນຮ້ອຍຂອງທາດປະສົມທັງຫມົດ.
Lignin, ເປັນທາງເລືອກທີ່ດີກັບນໍ້າມັນສໍາລັບການຜະລິດຜະລິດຕະພັນ
ແທ້ຈິງແລ້ວ, lignin ແມ່ນແຫຼ່ງຫນຶ່ງແລະດຽວຂອງການຜະລິດຄືນໃຫມ່ໃນໂລກທີ່ມີຈໍານວນທາດປະສົມທີ່ມີກິ່ນຫອມ. ອັນນີ້ແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນເພາະວ່າໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວທາດປະສົມທີ່ມີກິ່ນຫອມແມ່ນໄດ້ຖືກສະກັດຈາກນ້ຳມັນແຫຼ່ງທີ່ບໍ່ທົດແທນຄືນແລ້ວຖືກນຳໃຊ້ເພື່ອຜະລິດ. ພລາສຕິກ, ສີແລະອື່ນໆ, ດັ່ງນັ້ນ, ທ່າແຮງຂອງ lignin ແມ່ນສູງຫຼາຍ. ໃນການສົມທຽບກັບນ້ຳມັນເຊື້ອໄຟທີ່ເປັນເຊື້ອໄຟຟອດຊິລທີ່ບໍ່ສາມາດທົດແທນຄືນໄດ້, lignocelluloses ແມ່ນມາຈາກ. ໄມ້, ເຟືອງ ຫຼື Miscanthus ເຊິ່ງເປັນແຫຼ່ງທົດແທນ. Lignin ສາມາດປູກໄດ້ໃນທົ່ງນາແລະປ່າໄມ້ແລະໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວເປັນກາງຕໍ່ສະພາບອາກາດ. Lignocelluloses ກໍາລັງຖືກພິຈາລະນາເປັນທາງເລືອກທີ່ຮ້າຍແຮງຕໍ່ກັບນໍ້າມັນໃນສອງສາມທົດສະວັດທີ່ຜ່ານມາ. ນ້ຳມັນເຊື້ອໄຟເຮັດໃຫ້ອຸດສາຫະກຳເຄມີໃນປັດຈຸບັນ. ນ້ຳມັນເຊື້ອໄຟເປັນວັດຖຸດິບສຳລັບສານເຄມີພື້ນຖານຫຼາຍຊະນິດ ເຊິ່ງຫຼັງຈາກນັ້ນນຳມາຜະລິດເປັນຜະລິດຕະພັນທີ່ເປັນປະໂຫຍດ. ແຕ່ນ້ຳມັນເຊື້ອໄຟແມ່ນແຫຼ່ງທີ່ບໍ່ສາມາດທົດແທນຄືນໃໝ່ໄດ້ ແລະ ໄດ້ຫຼຸດໜ້ອຍລົງ, ເພາະສະນັ້ນ, ຕ້ອງສຸມໃສ່ຊອກຫາແຫຼ່ງຊັບພະຍາກອນທົດແທນ. ນີ້ເຮັດໃຫ້ lignin ເຂົ້າໄປໃນຮູບທີ່ເບິ່ງຄືວ່າເປັນທາງເລືອກທີ່ດີຫຼາຍ.
Lignin ແມ່ນເຕັມໄປດ້ວຍພະລັງງານສູງແຕ່ການດຶງເອົາພະລັງງານນີ້ແມ່ນສັບສົນແລະຂະບວນການລາຄາແພງແລະດັ່ງນັ້ນເຖິງແມ່ນວ່າຊີວະວິທະຍາທີ່ຜະລິດຜົນສຸດທ້າຍແມ່ນມີຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສູງຫຼາຍແລະບໍ່ສາມາດທົດແທນ "ພະລັງງານການຂົນສົ່ງ" ທີ່ໃຊ້ໃນຂະນະນີ້. ວິທີການຈໍານວນຫຼາຍໄດ້ຖືກຄົ້ນຄວ້າສໍາລັບການພັດທະນາວິທີການປະສິດທິພາບຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການທໍາລາຍ lignin ແລະປ່ຽນເປັນສານເຄມີທີ່ມີຄຸນຄ່າ. ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ຂໍ້ຈໍາກັດຈໍານວນຫນຶ່ງໄດ້ຈໍາກັດການແປງຂອງພືດສໍາຜັດເຊັ່ນ: lignin ເພື່ອຖືກນໍາໃຊ້ເປັນແຫຼ່ງພະລັງງານທາງເລືອກຫຼືແມ້ກະທັ້ງພະຍາຍາມເຮັດໃຫ້ມັນມີລາຄາຖືກກວ່າ. ການສຶກສາທີ່ຜ່ານມາໄດ້ປະສົບຜົນສໍາເລັດວິສະວະກໍາເຊື້ອແບັກທີເຣັຍ (E. Coli) ເຂົ້າໃນການທໍາຫນ້າທີ່ເປັນໂຮງງານຜະລິດເຊນແປງຊີວະພາບທີ່ມີປະສິດທິພາບແລະມີປະສິດຕິຜົນ. ເຊື້ອແບັກທີເຣັຍ ການຂະຫຍາຍຕົວແລະຫຼາຍໄວຫຼາຍແລະພວກເຂົາສາມາດທົນທານຕໍ່ຂະບວນການອຸດສາຫະກໍາທີ່ຮຸນແຮງ. ຂໍ້ມູນນີ້ໄດ້ຖືກລວມເຂົ້າກັບຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງສານ degraders lignin ທີ່ມີຢູ່ໃນທໍາມະຊາດ. ວຽກງານດັ່ງກ່າວໄດ້ຖືກຈັດພີມມາຢູ່ໃນ ການດໍາເນີນຄະດີຂອງສະຖາບັນວິທະຍາສາດແຫ່ງຊາດສະຫະລັດ.
ທີມງານຂອງນັກຄົ້ນຄວ້ານໍາໂດຍທ່ານດຣ Seema Singh ທີ່ຫ້ອງທົດລອງແຫ່ງຊາດ Sandia ໄດ້ແກ້ໄຂບັນຫາຕົ້ນຕໍສາມຢ່າງທີ່ພົບໃນການປ່ຽນ lignin ໃຫ້ເປັນສານເຄມີໃນເວທີ. ອຸປະສັກທີ່ສໍາຄັນອັນທໍາອິດແມ່ນວ່າ ເຊື້ອແບັກທີເຣັຍ E.Coli ໂດຍທົ່ວໄປບໍ່ໄດ້ຜະລິດ enzymes ທີ່ຈໍາເປັນສໍາລັບການປ່ຽນ. ນັກວິທະຍາສາດມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະແກ້ໄຂບັນຫາຂອງການສ້າງ enzymes ໂດຍການເພີ່ມ "inducer" ເຂົ້າໄປໃນວົງການຫມັກ. inducers ເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນປະສິດທິພາບແຕ່ມີລາຄາແພງຫຼາຍແລະດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງບໍ່ເຫມາະສົມໃນແນວຄວາມຄິດຂອງ biorefineries. ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ພະຍາຍາມແນວຄວາມຄິດທີ່ສານປະສົມທີ່ມາຈາກ lignin ເຊັ່ນ vanilla ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເປັນສານຍ່ອຍເຊັ່ນດຽວກັນກັບ inducer ໂດຍວິສະວະກໍາ. ເຊື້ອແບັກທີເຣັຍ E.Coli. ນີ້ຈະຂ້າມຄວາມຕ້ອງການສໍາລັບ inducer ລາຄາແພງ. ເຖິງແມ່ນວ່າ, ຍ້ອນວ່າກຸ່ມຄົ້ນພົບ, vanilla ບໍ່ແມ່ນທາງເລືອກທີ່ດີໂດຍສະເພາະເນື່ອງຈາກວ່າເມື່ອ lignin ທໍາລາຍ, vanilla ແມ່ນຜະລິດໃນປະລິມານຫຼາຍແລະມັນຈະເລີ່ມຍັບຍັ້ງການເຮັດວຽກຂອງ E.Coli ເຊັ່ນ vanilla ເລີ່ມສ້າງຄວາມເປັນພິດ. ແຕ່ນີ້ເຮັດວຽກຢູ່ໃນເງື່ອນໄຂຂອງເຂົາເຈົ້າໃນເວລາທີ່ເຂົາເຈົ້າວິສະວະກໍາ ເຊື້ອແບັກທີເຣັຍ. ໃນສະຖານະການໃຫມ່, ສານເຄມີຫຼາຍທີ່ເປັນພິດຕໍ່ E.Coli ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອລິເລີ່ມຂະບວນການສະລັບສັບຊ້ອນຂອງ "valorisation lignin". ເມື່ອ vanilla ມີຢູ່, ມັນກະຕຸ້ນ enzymes ແລະເຊື້ອແບັກທີເຣັຍເລີ່ມປ່ຽນ vanillin ເປັນ catechol, ເຊິ່ງເປັນສານເຄມີທີ່ຕ້ອງການ. ນອກຈາກນີ້, ປະລິມານຂອງ vanillin ບໍ່ເຄີຍເຖິງລະດັບທີ່ເປັນພິດຍ້ອນວ່າມັນໄດ້ຮັບການຄວບຄຸມອັດຕະໂນມັດໃນລະບົບປະຈຸບັນ. ບັນຫາທີສາມແລະສຸດທ້າຍແມ່ນປະສິດທິພາບ. ລະບົບການປ່ຽນໃຈເຫລື້ອມໃສແມ່ນຊ້າແລະຕົວຕັ້ງຕົວຕີ, ດັ່ງນັ້ນນັກຄົ້ນຄວ້າຈຶ່ງຊອກຫາຕົວຂົນສົ່ງທີ່ມີປະສິດຕິຜົນຫຼາຍຂຶ້ນຈາກເຊື້ອແບັກທີເຣັຍອື່ນໆແລະວິສະວະກໍາພວກມັນເຂົ້າໄປໃນ E. Coli ເຊິ່ງຫຼັງຈາກນັ້ນໄດ້ຕິດຕາມຂະບວນການໄວ. ການເອົາຊະນະບັນຫາຄວາມເປັນພິດ ແລະປະສິດທິພາບໂດຍການແກ້ໄຂນະວັດຕະກໍາດັ່ງກ່າວ ສາມາດຊ່ວຍເຮັດໃຫ້ການຜະລິດນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟຊີວະພາບເປັນຂະບວນການປະຫຍັດຫຼາຍຂຶ້ນ. ແລະ, ການໂຍກຍ້າຍຂອງ inducer ພາຍນອກພ້ອມກັບການລວມເອົາການຄວບຄຸມອັດຕະໂນມັດສາມາດປັບປຸງຂະບວນການຜະລິດຊີວະພາບ.
ມັນໄດ້ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນຢ່າງດີວ່າເມື່ອ lignin ຖືກແຍກອອກ, ມັນມີຄວາມສາມາດໃນການສະຫນອງຫຼືແທນທີ່ຈະ "ມອບໃຫ້" ສານເຄມີແພລະຕະຟອມທີ່ມີຄຸນຄ່າເຊິ່ງຫຼັງຈາກນັ້ນສາມາດປ່ຽນເປັນໄນລອນ, ພາດສະຕິກ, ຢາແລະຜະລິດຕະພັນທີ່ສໍາຄັນອື່ນໆທີ່ປະຈຸບັນໄດ້ມາຈາກນໍ້າມັນ, ບໍ່ແມ່ນ. - ແຫຼ່ງພະລັງງານທົດແທນ. ການສຶກສານີ້ແມ່ນມີຄວາມກ່ຽວຂ້ອງໃນການເປັນບາດກ້າວໄປສູ່ການຄົ້ນຄວ້າແລະການພັດທະນາການແກ້ໄຂຄ່າໃຊ້ຈ່າຍທີ່ມີປະສິດທິພາບສໍາລັບຊີວະພາບແລະການຜະລິດຊີວະພາບ. ການນໍາໃຊ້ເຕັກໂນໂລຊີ bioengineering ພວກເຮົາສາມາດຜະລິດປະລິມານຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງສານເຄມີເວທີແລະຜະລິດຕະພັນສຸດທ້າຍອື່ນໆຈໍານວນຫຼາຍ, ບໍ່ພຽງແຕ່ມີເຊື້ອແບັກທີເຣັຍ E.Coli ແຕ່ຍັງເປັນເຈົ້າພາບຈຸລິນຊີອື່ນໆ. ການຄົ້ນຄວ້າໃນອະນາຄົດຂອງຜູ້ຂຽນຈະສຸມໃສ່ການສະແດງໃຫ້ເຫັນການຜະລິດເສດຖະກິດຂອງຜະລິດຕະພັນເຫຼົ່ານີ້. ການຄົ້ນຄວ້ານີ້ມີຜົນກະທົບອັນໃຫຍ່ຫຼວງຕໍ່ຂະບວນການຜະລິດພະລັງງານແລະການຂະຫຍາຍຂອບເຂດຂອງຄວາມເປັນໄປໄດ້ສໍາລັບຜະລິດຕະພັນສີຂຽວ. ຜູ້ຂຽນໃຫ້ຂໍ້ສັງເກດວ່າໃນອະນາຄົດອັນໃກ້ນີ້ lignocellulose ຄວນຕື່ມຂໍ້ມູນໃສ່ນໍ້າມັນແນ່ນອນຖ້າບໍ່ທົດແທນມັນ.
***
{ທ່ານສາມາດອ່ານເອກະສານການຄົ້ນຄວ້າຕົ້ນສະບັບໄດ້ໂດຍການຄລິກທີ່ລິ້ງ DOI ທີ່ໃຫ້ໄວ້ຂ້າງລຸ່ມນີ້ໃນລາຍຊື່ແຫຼ່ງທີ່ອ້າງອີງ}
ແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ (s)
Wu W et al. 2018. ໄປສູ່ວິສະວະກໍາ E. coli ທີ່ມີລະບົບການຄວບຄຸມອັດຕະໂນມັດສໍາລັບ lignin valorization', ວິຊາການຂອງສະຖາບັນວິທະຍາສາດແຫ່ງຊາດ. 115(12). https://doi.org/10.1073/pnas.1720129115
