لیگنین بخشی از دیواره سلول‌های گیاهی است. برای دست‌یابی به اثرات مفید آن باید مسیری سخت و هزینه‌بر را طی کرد که مانع اصلی برای ایجاد رقابت بین سوخت‌های زیستی و سوخت‌های موجود در صنعت حمل‌ونقل می‌شود. تبدیل لیگنین فرآیندی سخت و هزینه‌بر است اما با تبدیل E.coli به یک تبدیل‌کننده کارآمد این عملیات امکان‌پذیر شده است.
نقطه اشتراک بین جوراب‌شلواری، قوطی های نوشابه و سوخت جت چیست؟ بله همه این محصولات از نفت مشتق شده‌اند. آزمایشگاه ملی Sandia به تازگی تکنولوژی جدیدی را معرفی کرده است که بر اساس آن باکتری‌های مهندسی ژنتیکی شده با بازده مناسب می‌توانند از منابع تجدیدپذیر گیاهی برای تولید محصول استفاده کنند.
شکسته شدن ساختار لیگنین باعث ایجاد ترکیبات شیمیایی می‌شود که می‌توانند به شکل نایلون، پلاستیک، ترکیبات دارویی و خیلی اشکال دیگر به کار گرفته شوند. تحقیقات آینده با تمرکز بر روی تولید این محصولات می‌توانند باعث ایجاد تعادل بین اقتصاد سوخت زیستی و تولید زیستی شوند.
گروه تحقیقاتی تحت سرپرستی Singh تلاش کردند تا سه مشکل اصلی تبدیل لیگنین به محصولات شیمیایی را برطرف کنند. این سه مشکل شامل هزینه، سمیت و کارایی است. استفاده از مهندسی ژنتیک برای حل مشکل تولید سوخت‌زیستی یکی از راه‌های بهینه‌سازی به کارگیری لیگنین است و راه‌های دیگری نیز وجود دارد.
E. coli به طور طبیعی تمایلی به تولید آنزیم‌هایی که در فرآیندهای تبدیلی نیاز هستند ندارد. بنابراین برای تحریک باکتری‌ها لازم است تا یک القاگر به محیط کشت افزوده شود که حضور این القاگر باعث افزایش هزینه‌های تولید در پالایشگاه های زیستی می‌شود. برای رفع این مشکل E.coli مهندسی شد تا بتواند از وانیلین مشتق شده از لیگنین به عنوان پیش‌ماده و القاگر استفاده کند.
وانیلین یک القاگر ایده‌آل به حساب نمی‌آید زیرا در طی واکنش‌های شکست لیگنین تولید می‌شود و در غلظت‌های بالا می‌تواند محدود کننده عملکرد E.coli باشد که این مسئله همان مشکل مسمومیت است.
برای حل مشکل سمیت باز هم از مهندسی استفاده می‌شود. وقتی وانیلین در محیط کشت فعال می‌شود باکتری شروع به تبدیل وانیلین به کاتکول می‌کند و باعث می‌شود هرگز مقدار وانیلین به درجه سمیت نرسد. این فرآیند به صورت خودکار تنظیم می‌شود.
مشکل سوم کارایی پایین است. وقتی که وانیلین در محیط کشت از غشای سلول‌ها عبور می‌کند تا به وسیله آنزیم‌ها تبدیل شود؛ این انتقال به صورت غیرفعال اتفاق می‌افتد. برای حل این مشکل از سیستم‌های انتقال سریع سایر دیگر باکتری‌ها الهام گرفته شد. این طرح بر روی E.coli اجرا شد که در طی آن ترکیبات به داخل سلول‌ها پمپ می‌شوند. این مرحله کار با اینکه ساده به نظر می‌رسد اما برای دست‌یابی به آن لازم است تا مراحل زیادی با هم هماهنگ شوند.
بدین‌ترتیب بخشی از پازل استفاده از لیگنین حل شد. حال باید تولید مقادیر بالاتر، مهندسی مسیرها برای تولید محصولات جدید و بهره بردن از میزبان‌های دیگر به غیر از E.coli در مسیر کاری آینده قرار بگیرند.
☑ لینک خبر
☑ لینک مقاله
☑ عضویت در زیست فن میکروبی صنعتی محیط زیست
☑ عضویت در کانال زیست فن
