木質(zhì)素是自然界中含量豐富、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的一種天然有機(jī)高分子化合物，它廣泛存在于高等植物細(xì)胞壁中，是含量僅次于纖維素的生物多聚體。

我國每年產(chǎn)生木質(zhì)素生物資源的總量約13.92億噸，汽車年耗油約8000萬噸，只需把每年產(chǎn)生的木質(zhì)素生物資源的一半轉(zhuǎn)化為乙醇，其數(shù)量就可以超過我國汽油消費(fèi)總量的2倍以上，如果不對木質(zhì)素加以利用，實(shí)在過于浪費(fèi)。

然而木質(zhì)素分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜而不規(guī)則，含有各種生物學(xué)穩(wěn)定的復(fù)雜鍵型，微生物及其分泌的胞外酶不易與之結(jié)合，是目前公認(rèn)的微生物難降解的芳香族化合物之一。

昆蟲正在分食枯木

昆蟲是地球上最多樣化的生物群之一，可以適應(yīng)極其多樣化的生態(tài)環(huán)境。食草昆蟲可以利用廣泛的植物物種作為食物來源。昆蟲腸道共生體在昆蟲對各種食物類型的適應(yīng)中發(fā)揮著重要作用，并且它們已被證明對木質(zhì)纖維素生物質(zhì)降解、養(yǎng)分生產(chǎn)、化合物解毒和環(huán)境適應(yīng)很重要。

白蟻屬于蜚蠊目昆蟲，是自然界少數(shù)能夠高效降解木質(zhì)纖維素的昆蟲之一，它依靠自身及其體內(nèi)共生物（包括細(xì)菌、古菌和真核生物鞭毛蟲）分泌的纖維素酶的協(xié)同作用，分解木質(zhì)素類物質(zhì)，進(jìn)而獲取營養(yǎng)。

法國巴黎生命、食品和環(huán)境科學(xué)技術(shù)學(xué)院綠色化學(xué)教授Stephanie Baumberger和她來自Zelcor項(xiàng)目的團(tuán)隊(duì)正在研究白蟻如何消化木質(zhì)素。Zelcor項(xiàng)目旨在通過回收廢棄的生物基產(chǎn)品來避免廢物產(chǎn)生，并提高現(xiàn)有第二代生物精煉廠的可持續(xù)性。

Zelcor團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個創(chuàng)新的白蟻飼養(yǎng)環(huán)境，該飼養(yǎng)環(huán)境尊重復(fù)雜的群體社會組織，同時保持昆蟲的最佳生活條件，他們將來自生物精煉廠的木質(zhì)素廢物喂給白蟻，以便白蟻將其轉(zhuǎn)化成高附加值的中間生物產(chǎn)品，這項(xiàng)研究的挑戰(zhàn)在于白蟻天生喜歡以含有高百分比纖維素的材料為食，而生物精煉廠廢物中木質(zhì)素含量較少。

通過分離白蟻的不同成分，將高價值產(chǎn)品幾丁質(zhì)和幾丁質(zhì)衍生的殼聚糖從飼養(yǎng)環(huán)境中收集出來，這些高價值產(chǎn)品可以用于化妝品和食品包裝。

Baumberger教授強(qiáng)調(diào)說：“我們剛開發(fā)了新價值鏈，打算在四年內(nèi)從生物基廢物中創(chuàng)造可持續(xù)產(chǎn)品。昆蟲是多產(chǎn)的食肉動物和繁殖者，而對我們來說，有些昆蟲是出色的廢物回收者”。

被10只毛毛蟲生物降解30分鐘后的塑料

木質(zhì)素的生物降解在許多應(yīng)用領(lǐng)域有著廣闊的前景，但由于一些基礎(chǔ)研究如木質(zhì)素的空間結(jié)構(gòu)、每種木質(zhì)素酶的作用機(jī)理以及木質(zhì)素酶基因結(jié)構(gòu)及其表達(dá)調(diào)控等尚未完全研究清楚，所以，離實(shí)際應(yīng)用還有一段距離。

木質(zhì)素是人類可再生的纖維資源之一，使木質(zhì)素轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏玫奈镔|(zhì)，變廢為寶，這將對我國的造紙工業(yè)、環(huán)境保護(hù)以及可持續(xù)發(fā)展等均具有深遠(yuǎn)的意義。

其實(shí)昆蟲幼蟲“變廢為寶”早已不再是傳說，目前已經(jīng)出現(xiàn)昆蟲降解塑料和餐廚垃圾的現(xiàn)象。

全世界每年生產(chǎn)約8000萬噸塑料聚乙烯，這種塑料用于制造購物袋和食品包裝等，但要完全分解可能需要數(shù)百年的時間。來自劍橋大學(xué)的一項(xiàng)研究稱以蜂巢中的蠟為食的飛蛾幼蟲可以降解塑料，蛾的毛蟲甚至可以在一小時內(nèi)在塑料袋上打洞。Bertocchini博士（劍橋大學(xué)的生物化學(xué)家，也是該研究人員之一）說：“我們計(jì)劃將這一發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為擺脫塑料垃圾的可行方法，努力尋找一種解決方案，使我們的海洋、河流和所有環(huán)境免受塑料積累不可避免的后果。

我國的浙江杭州也有一座神奇的“昆蟲農(nóng)場”，號稱一年能“吃”掉3400多噸餐廚垃圾。這里的昆蟲指的是黑水虻，初春時節(jié)，黑水虻幼蟲從蟲卵中孵化出來，經(jīng)過12天～14天成長為初蛹。在不到兩周的時間里，幼蟲的體重會增長2000多倍，而這2000多倍的增長，全部來源于它們吃下的餐廚垃圾。每公斤黑水虻幼蟲，能轉(zhuǎn)化4公斤的餐廚垃圾。廢棄物的一次減量化達(dá)到80%以上，幼蟲及其排泄物還能制成綠色有機(jī)肥進(jìn)入市場銷售。

使用昆蟲來分解木質(zhì)廢物可以創(chuàng)造一整套可持續(xù)產(chǎn)品。這項(xiàng)工作旨在提高生物基產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)可行性，并促進(jìn)從依賴化石燃料的社會轉(zhuǎn)向?qū)U物視為寶貴資源的循環(huán)經(jīng)濟(jì)。（摘自美《深科技》） （編輯/多洛米）