木质素酶法降解与高值化利用：构建可持续生物精炼体系的关键路径

针对木质素传统处理方式造成的资源浪费和环境污染问题，研究人员系统综述了酶法降解木质素（Lignin Modifying Enzymes, LMEs）在温和条件下选择性解聚的优势，阐明了木质素降解辅助酶（Auxiliary Enzymes）的协同机制，提出了多酶联用策略在造纸、纳米生物技术等领域的应用前景，为木质纤维素生物质（Lignocellulosic Biomass）的高效转化提供了绿色解决方案。

　　

木质素作为植物细胞壁中仅次于纤维素的第二大天然聚合物，全球每年产生约300亿吨，却因结构复杂常被焚烧或废弃，既造成碳资源浪费又加剧环境压力。传统热化学转化方法依赖高温高压，存在能耗高、产物选择性差等问题，与G20峰会提出的碳中和目标背道而驰。在此背景下，青岛博士后创新实践基地（Qingdao Postdoctoral Application Research Project）的王元团队在《Biomacromolecules》发表综述，系统阐述了酶法降解木质素在实现生物质高值化利用中的突破性进展。

研究采用酶学机制解析与生物技术整合策略，重点分析了漆酶（Laccase）、木质素过氧化物酶（Lignin Peroxidase, LiP）和锰过氧化物酶（Manganese Peroxidase, MnP）三类核心木质素修饰酶的催化机理，结合糖氧化酶（Glyoxal Oxidase）等辅助酶的过氧供应机制，构建了木质素解聚的级联反应网络。

【木质素：来源、结构单元与连接类型】
通过比较农业废弃物、木本植物等不同来源木质纤维素中纤维素/半纤维素/木质素的含量差异，提出针叶木（Softwood）因其高β-O-4键含量更适于酶法解聚，为底物选择提供了理论依据。

【木质素修饰酶】
揭示漆酶通过铜离子介导的单电子转移氧化酚类单元，LiP依靠血红素活性中心催化非酚型木质素断裂，而MnP通过Mn³⁺螯合物实现远程氧化，三者协同可提升解聚效率达47%。

【木质素降解辅助酶】
发现葡萄糖脱氢酶（Glucose Dehydrogenase）通过抑制木质素再聚合，使单体产率提高2.3倍；芳醇氧化酶（Aryl-alcohol Oxidase）产生的H₂O₂可维持LiP持续催化，解决了过氧化物供应瓶颈。

【酶法木质素高值化】
创新性提出酶解木质素在食品包装（抗菌膜）、药物中间体（香兰素合成）等领域的应用，其中漆酶-介体体系对工业染料降解率超90%，突显其在环境修复中的潜力。

结论指出，通过合成生物学改造酶热稳定性、开发固定化多酶反应器，可将木质素转化成本降低60%。该研究为建立"木质素-平台化合物-高值产品"的生物精炼链条提供了关键技术路线，有望推动传统化工向绿色制造转型。王元等强调，未来需重点解决酶制剂规模化生产与木质素产物分离纯化等产业化难题，最终实现年产万吨级酶法木质素产品的商业目标。