植物聚合物研究要制造有价值的生物产品请选择正确的溶剂预处理

木质素和纤维素是聚合物——由重复模块组成的大分子——与植物细胞壁内的一些其他聚合物一起位于缠结的编织物中。木质素和纤维素是两种主要聚合物，是植物细胞壁保护强度的关键。

木质素的成分可以转化为有价值的生物产品。然而，分离和解构植物细胞壁中的木质素聚合物很困难，因为它们与其他聚合物相互依存，所有这些聚合物都难以相互分离。一种方法，即酸性预处理，可以降解和聚集木质素，将其成分与其他聚合物分离，但这种形式的木质素最常用于热能或发电。

另一种方法是溶剂预处理与基因修饰相结合。这可以改变植物细胞壁的结构和组成，理想情况下使这些成分更容易接触有助于分解聚合物中键的溶剂。研究人员现已表明，某些溶剂比其他溶剂更有效地进入植物的聚合物。这允许在热和酸性条件下分离聚合物，并部分解构木质素。

植物木质素在以战略性方式分离和解聚后，可用于制造高效的生物燃料和化学结构单元，以生产许多具有重要经济意义的材料。木质素是由不同类型的芳香族模块以各种方式连接在一起组成的聚合物。

当木质素被解构时，它的化学模块可以分解成不同的大小、键和组成。这些模块具有一系列潜在用途，可用作生物燃料和生物产品的构建模块。这项研究发现，不同的溶剂和不同的柳枝稷遗传变异会产生适合特定应用的木质素提取物。

田纳西大学、诺克斯维尔大学和橡树岭国家实验室的研究人员使用三种预处理溶剂从其他细胞壁成分中部分解构和分离植物木质素，从而提取木质素模块。通过每种溶剂条件从野生型和柳枝稷遗传变体中提取的木质素(及其潜在价值)的组成通过其可测量的分子质量和剩余的化学键反映出来。

基于几种类型的分析数据，研究人员观察到木质素提取物之间的差异，表明从每组溶剂和条件下的木质素提取物可以生成各种特定类型的生物产品。溶剂、纤维素和木质素之间的分子相互作用是该过程的关键。

因此，表征一组预处理溶剂的相互作用是另一个研究目标。研究人员使用基于分析数据的计算机模拟来深入了解木质素和溶剂分子之间的分子相互作用的数量。研究结果表明，形成这些相互作用的能力对于实现木质素解聚很重要。

该研究表明，三种溶剂和柳枝稷遗传变异中的每一种都能有效地生成不同形式的木质素提取物，适用于不同的用途。例如，经过四氢呋喃预处理的木质素应该适合进一步解聚成单芳烃化合物。来自这项研究的信息可以帮助根据特定用途所需的前体模块类型选择预处理。