Siirry päänavigointiin Siirry hakuun Siirry pääsisältöön

Tailor-made enzyme consortium segregating sclerenchyma fibre bundles from willow bark

  • Shandong University

Tutkimustuotos: LehtiartikkeliArticleScientificvertaisarvioitu

10 Sitaatiot (Scopus)
66 Lataukset (Pure)

Abstrakti

We report for the first time that pectin-degrading enzymes could be tailored for wood bark based on the chemical features of pectin. Besides wood, stems of trees contain 10-20% bark that remains one of the largest underutilized biomasses on the planet. Unique extractive compounds, suberin, pectin, sclerenchyma fibres, etc. form a major part of the bark that is today mainly combusted for energy production. In certain trees, such as willow, lignified sclerenchyma fibres organize in continuous, thin bundles or bast fibres which are surrounded by the non-lignified ground tissue. Random screening of lignocellulose-degrading enzymes is the mainstream, suitable for uniform and simple substrates like cellulose, but the pectin chemistry is more complex. The structure of pectin was first elucidated after which pectin-degrading enzymes were tailored. Surprisingly, the applied pectinases alone were able to fully liberate the fibre bundles from the bark under mild conditions. When the pectinases were used together with hemicellulases, fibre bundles with an abnormally low surface lignin content of 10% were obtained. Overall, the novel findings of this study give promise for commercial valorisation of the underappreciated bark biomass in the future without the need to build huge plants with their expensive chemical recovery systems. Most importantly, the "tailor-made enzyme consortium based on the structural features of the substrate" concept may be a revolutionary breakthrough in precisely designing biochemical degradation strategies particularly for the recalcitrant macromolecule component (such as pectin) of lignocellulosic biomass.

AlkuperäiskieliEnglanti
Sivut2576-2587
Sivumäärä12
JulkaisuGreen Chemistry
Vuosikerta24
Numero6
Varhainen verkossa julkaisun päivämäärä23 helmik. 2022
DOI - pysyväislinkit
TilaJulkaistu - 21 maalisk. 2022
OKM-julkaisutyyppiA1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Rahoitus

The authors would like to thank Yingjie Guo and Haiyan Sui from Shandong University for their skilful assistance in HPLC and NMR analyses, respectively. Appreciation is also extended to Leena-sisko Johansson and Zborowski Charlotte from Aalto University for the XPS interpretation. This work made use of the NMR and XPS premises from Shandong University. This work also made use of the RawMatTERS Finland infrastructure (RAMI) facilities based at Aalto University. The authors would like to give a special acknowledgement for the support from Svedstrom Kirsi from the Department of Physics, University of Helsinki for the interpretation of crystallinity analysis results. This study was partly supported by the National Key Research and Development Program of China (2019YFC1905902). This work was a part of the Academy of Finland's Flagship Programme under Projects No. 318890 and No. 318891 (Competence Center for Materials Bioeconomy, FinnCERES).

YK:n kestävän kehityksen tavoitteet

Tämä tuotos edistää seuraavia kestävän kehityksen tavoitteita:

  1. SDG 7 – Edullinen ja puhdas energia
    SDG 7 – Edullinen ja puhdas energia
  2. SDG 9 – Teollisuus, innovaatiot ja infrastruktuuri
    SDG 9 – Teollisuus, innovaatiot ja infrastruktuuri

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Tailor-made enzyme consortium segregating sclerenchyma fibre bundles from willow bark'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.
  • -: FinnCERES

    Hämäläinen, J. (Vastuullinen johtaja), Palasingh, C. (Projektin jäsen), Hellsten, S. (Projektin jäsen), Huynh, N. (Projektin jäsen), Witos, J. (Projektin jäsen), Hassinen, J. (Projektin jäsen), Lim, E. (Projektin jäsen), Zhao, B. (Projektin jäsen), Vlasova, M. (Projektin jäsen), Österberg, M. (Projektin jäsen), Henn, K. (Projektin jäsen), Nousiainen, P. (Projektin jäsen), Ahonen, L. (Projektin jäsen), Kimiaei, E. (Projektin jäsen), Truong, V. (Projektin jäsen), Lewicki, F. (Projektin jäsen), Vu-Lalli, V. (Projektin jäsen), Fang, W. (Projektin jäsen), Sharma, R. (Projektin jäsen), Ponomarev, N. (Projektin jäsen), Ikävalko, E. (Projektin jäsen), Kröger, M. (Projektin jäsen), Gustavsson, L. (Projektin jäsen), Kobets, A. (Projektin jäsen), Liu, C. (Projektin jäsen), Al Haj, Y. (Projektin jäsen), Joshi, A. (Projektin jäsen), Mennander, A. (Projektin jäsen), Phi, T.-L. (Projektin jäsen), De, S. (Projektin jäsen), Kokkonen, V. (Projektin jäsen), Mousavi, S. (Projektin jäsen), Kong, X. (Projektin jäsen), Makki, M. (Projektin jäsen), Meinander, K. (Projektin jäsen), Kalac, T. (Projektin jäsen), Tao, H. (Projektin jäsen), Kuribayashi, T. (Projektin jäsen), Jäntti, N. (Projektin jäsen), Seppälä, W. (Projektin jäsen), Eklund, A. (Projektin jäsen) & Gebeyehu, E. K. (Projektin jäsen)

    01/05/202230/06/2026

    Projekti: RCF Flagship

Siteeraa tätä