Abstrait:[Contexte] Dégradation microbienne Lignine alcaline a attiré plus d'attention en raison de ses caractéristiques d'efficacité de dégradation élevée et de protection de l'environnement. [Objectif] Criblage de champignons hautement efficaces pour la dégradation de la lignine et optimisation de leurs conditions de dégradation. [Méthodes] Des souches de dégradation de la lignine à haut rendement ont été criblées par des méthodes de plaque bleue au guaiacol-PDA et à l'aniline, et les conditions de culture ont été optimisées par un criblage à facteur unique et une expérience de surface de réponse. [Résultats] Une souche efficace de dégradation de la lignine BYL-7 a été criblée et initialement identifiée comme Trametes versicolor par analyse morphologique et multi-séquence. Le test à facteur unique a prouvé que le pH initial, la température et la quantité d'inoculum étaient les facteurs d'influence significatifs pour la dégradation de la lignine, et le test de surface de réponse a déterminé que les conditions optimales pour la dégradation de la lignine étaient le pH initial de 6,7, la température de 25 degrés et la quantité d'inoculum de 8 %. . Dans ces conditions, le taux de dégradation de la lignine alcaline était de 36,5 %, soit 54,0 % de plus qu'auparavant ; les taux de dégradation de la lignine, de l'hémicellulose et de la cellulose de la paille de riz étaient de 32,8 %, 21,5 % et 13,2 %, respectivement. Parmi eux, le taux de dégradation de la lignine a été amélioré de 36,1 % par rapport à avant. L'activité de la laccase a culminé à 120.0 U/L le 6e jour, soit 25,0 % de plus qu'auparavant ; l'activité de la lignine peroxydase a atteint un pic de 1 343.8 U/L au 6e jour, soit 36,0 % de plus qu'auparavant ; l'activité de peroxydase de manganèse a culminé à 463,8 U/L au 5e jour, soit 31,7 % de plus qu'auparavant. [Conclusion] Les résultats expérimentaux ont fourni une ressource de fugus utile pour la dégradation de la lignine, mais ont également accumulé des données pertinentes pour des recherches ultérieures sur la lignine.
Les structures aléatoires et les liaisons résistantes sont considérées comme les principaux obstacles à l'application industrielle de la lignine comparée. Bien que certaines enzymes liées à la dégradation de la lignine aient été trouvées, des défis existent toujours dans le processus de valorisation de la lignine [2,3]. Premièrement, il est difficile pour les enzymes d'interagir avec la lignine constituée de structures hétérogènes et amorphes. Deuxièmement, il est difficile d'extraire la lignine d'une biomasse lignocellulosique. Deux stratégies principales sont conçues pour résoudre ce défi. La première stratégie d'extraction de la lignine consiste à maintenir la lignine insoluble et à faire entrer la cellulose et l'hémicellulose dans la phase liquide. Une autre stratégie diamétralement opposée consiste à hydrolyser ou solubiliser la lignine tout en gardant la cellulose et l'hémicellulose insolubles (Figure 1a) [4]. Le troisième défi est d'obtenir des produits chimiques issus du traitement de la lignine avec des rendements et des puretés élevés. Au cours du processus de dépolymérisation, les fractions de lignine dépolymérisées ont généralement une réactivité élevée dans des conditions de dépolymérisation, ce qui peut provoquer de nombreuses réactions secondaires incontrôlables, y compris la repolymérisation et la condensation. Ces réactions secondaires génèrent de nouveaux composés qui pourraient entraver la conversion directe de la lignine en produits cibles [5,6]. Avec la découverte d'un plus grand nombre d'enzymes et de voies de dégradation de la lignine, une attention croissante sera accordée aux produits chimiques à valeur ajoutée dérivés de la dégradation de la lignine.
Introduction
La biomasse lignocellulosique est la seule ressource renouvelable sur terre, reproduite à 60 milliards de tonnes sous forme de carbone organiquement lié par an, qui a le potentiel de créer un avenir énergétique durable. Dans sa « vision d'un milliard de tonnes », le département américain de l'Énergie (DOE) a indiqué que près de 1,3 milliard de tonnes sèches de biomasse végétale pourraient devenir disponibles pour produire des biocarburants et remplacer plus de 30 % de la consommation nationale de transport liquide. carburants (Perlack et al., 2005). L'élimination de la lignine de la biomasse contribue à améliorer l'efficacité de l'hydrolyse de la cellulose et de l'hémicellulose et, par conséquent, facilite l'utilisation de la partie glucidique de la biomasse dans la production d'éthanol cellulosique et d'autres biocarburants (Siqueira et al., 2012). Chaque année, environ 50 à 60 millions de tonnes de lignine sont produites par la seule industrie des pâtes et papiers. La quantité de lignine disponible devrait encore augmenter en raison des récents développements de la bioraffinerie visant à remplacer les matières premières fossiles par de la biomasse lignocellulosique pour la production de biocarburants. Un récent rapport du DOE estime que 0,225 milliard de tonnes de lignine (lignine de bioraffinerie) pourraient être produites à partir de la transformation de 750 millions de tonnes de matière première de biomasse en biocarburant (Bozell et al., 2007). Cependant, l'utilisation commerciale de la lignine est limitée à seulement 2 % de sa disponibilité, le reste (Gosselink et al., 2004) étant généralement brûlé pour fournir de la vapeur et de la chaleur aux usines de pâtes et papiers. Il a été rapporté que la lignine utilisée comme combustible à faible coût a une valeur de seulement 0,18 $/kg alors que sa valeur comme matière première chimique est environ six fois plus élevée (Macfarlane et al., 2009). Étant donné que les produits de lignine existants sont actuellement basés principalement sur des lignosulfonates de faible valeur (environ 1 million de tonnes) et des lignines kraft (100 000 tonnes), les marchés de la lignine stagnent à 300 millions de dollars par an avec des taux de croissance très faibles (Organisation des Nations Unies , 2012).
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