人造酶可以分解木质素，木质素是木材中坚韧、富含碳的成分

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该发明可以转化为化学和生物燃料生产中的应用。

来源：artenex / iStock / 盖蒂图片社

美国研究人员创造了一种可以消化木质素的人造酶，木质素是木材的主要成分。

美国能源部太平洋西北国家实验室研究的通讯作者兼研究员陈春龙表示：“这是我们知道的第一种天然仿生酶，可以有效地消化木质素，以产生可以用作生物燃料和化学生产的化合物”。

木质素是一种耐寒聚合物，存在于木本植物中，它位于细胞壁中，为植物提供坚硬度来保持其形状。木质素约占木材重量的20%至35%，有助于使冰箱里的蔬菜坚固。

木质木质素在这里以纯化形式出现，如果木质木质素可以有效地分解为有用的形式，它作为可再生生物燃料有重大希望。来源：Andrea Starr/太平洋西北国家实验室。

木质素是地球上第二丰富的可再生碳源。然而，与木材的其他主要成分纤维素不同，纤维素已被用于制造纸张、纺织品、建筑材料、粘合剂以及食品和药物添加剂——木质素已被证明难以用作能源或有用材料。它有时被用作生活煮饭或发电，并向大气中释放碳。

然而，这种新酶可能有助于释放木质素的潜力。某些细菌和真菌的酶可以分解木质素——例如，这就是枯树慢慢分解的方式。

不幸的是，对于化学家来说，天然细菌和真菌酶很难应用于新的背景。这些酶的大规模生产成本很高，而且不是很耐用。

作者、美国华盛顿州立大学化学工程副教授肖章表示：“从微生物中以有意义的数量生产这些酶以供实际使用”。肖章还隶属于太平洋西北国家实验室的一员。

“那么，一旦你孤立了它们，它们就会非常脆弱和不稳定。但这些酶提供了一个很好的机会来激发模仿其基本设计的模型”。

研究人员肖章（左）和陈春龙（R）用他们新型仿生肽催化剂研究了木质素消化产物。来源：Andrea Starr/太平洋西北国家实验室。

酶是蛋白质，这意味着它们由氨基酸链组成——称为肽。肖章和他的同事使用称为肽的人造蛋白质样分子来制造他们的人工酶。

像真正的蛋白质一样，肽纳米材料是自组装的，折叠成特定的结构，赋予它们特定的分子功能。对于酶，该功能是催化特定的化学反应——例如打破木质素聚合物中的化学键。人造酶比天然蛋白质更稳定、更耐热，并且可以设计为包括催化化学反应的更活跃的位点，使其更有效。

在这项新研究中，研究人员证明，一种由肽制成的人造酶在分解木质素方面很有希望。如果能进一步提高其效率，它可能会有工业应用，包括为航空生产可再生生物燃料。

这项工作确实开辟了新的机会，“在能够使用环保方法将木质素转化为有价值的产品方面，迈出了重要的一步。

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