Nanomechanics of Lignin–Cellulase Interactions in Aqueous Solutions
Notice bibliographique
Résumé
Efficient enzymatic hydrolysis of cellulose in lignocellulose to glucose is one of the most critical steps for the production of biofuels. The nonproductive adsorption of lignin to expensive cellulase highly impedes the development of biorefinery. Understanding the lignin–cellulase interaction mechanism serves as a vital basis for reducing such nonproductive adsorption in their practical applications. Yet, limited report is available on the direct characterization of the lignin–cellulase interactions. Herein, for the first time, the nanomechanics of the biomacromolecules including lignin, cellulase, and cellulose were systematically investigated by using a surface force apparatus (SFA) at the nanoscale in aqueous solutions. Interestingly, a cation−π interaction was discovered and demonstrated between lignin and cellulase molecules through SFA measurements with the addition of different cations (Na+, K+, etc.). The complementary adsorption tests and theoretical calculations further confirmed the validity of the force measurement results. This finding further inspired the investigation of the interaction between lignin and other noncatalytic-hydrolysis protein (i.e., soy protein). Soy protein was demonstrated as an effective, biocompatible, and inexpensive lignin-blocker based on the molecular force measurements through the combined effects of electrostatic, cation−π, and hydrophobic interactions, which significantly improved the enzymatic hydrolysis efficiencies of cellulose in pretreated lignocellulosic substrates. Our results offer quantitative information on the fundamental understanding of the lignin–cellulase interaction mechanism. Such unraveled nanomechanics provides new insights into the development of advanced biotechnologies for addressing the nonproductive adsorption of lignin to cellulase, with great implications on improving the economics of lignocellulosic biorefinery.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».