Upcycling chitin-containing waste into organonitrogen chemicals via an integrated process

通过集成工艺将含几丁质的废弃物升级再造为有机氮化学品

来源：PNAS

IF：12.291

摘要：甲壳素是地球上最丰富的可再生含氮物质，人类以甲壳类贝壳废物的形式存在。这种废物被严重利用不足，造成资源浪费和处置问题。将含甲壳素的废物升级回收到增值产品中是一种有吸引力的解决方案。然而，通过传统的催化工艺，将甲壳类壳废物衍生的甲壳素直接转化为各种含氮化学物质（NCCs）具有挑战性。为了应对这一挑战，在这项研究中，我们开发了一种集成的生物精炼工艺，将壳废物衍生的甲壳素升级为两种芳香族NCC，目前无法通过任何化学工艺（酪氨酸和L-DOPA）从甲壳素合成。该过程涉及含甲壳素废物的预处理和使用代谢工程大肠杆菌的酶/发酵生物过程。预处理步骤实现了虾壳废物（SSW）中甲壳素的几乎100%的回收率和部分解聚，从而在温和条件下为下游微生物过程提供水溶性甲壳素水解物。工程化的大肠杆菌菌株从22.5克/升未纯化的SSW衍生的甲壳素水解物中产生0.91克/升酪氨酸或0.41克/升L-DOPA，证明了通过这种综合生物精炼厂将含甲壳素的可再生废物升级再造为增值NCC的可行性，该生物精炼厂绕过了哈伯-博世工艺，提供了氮源。