劳伦斯利弗莫尔国家实验室 (LLNL) 的一名科学家所在的研究小组为如何获取植物材料中锁存的糖，从而将副产品转化为生产燃料、材料和化学品的新原料提供了新的思路。

将草、杂草、木材和其他植物残留物转化为通常使用石油产品生产的可持续产品可能是实现碳中和的关键之一。

LLNL 物理化学家桑卡尔·拉朱·纳拉亚纳萨米 (Sankar Raju Narayanasamy) 表示：“生物废物的内在价值在促进循环生物经济方面发挥着至关重要的作用，有效利用有机废物创造有价值的产品或能源，最大限度地减少对环境的影响。”

Narayanasamy 与来自加州大学戴维斯分校农业与环境科学学院、加州大学戴维斯分校工程学院以及劳伦斯伯克利国家实验室 (LBNL) 伯克利同步加速器红外结构生物学 (BSISB) 成像项目的同事合作进行了这项研究，运行时间为2018年至2023年。

他们的工作发表在《绿色化学》杂志上，预计将有助于降低技术壁垒，并使植物材料(包括农业副产品)的可持续转化变得更容易。

加州大学戴维斯分校生物和农业工程教授蒂娜·乔(Tina Jeoh)说：“我们希望利用植物残体，但那里有很多植物废物。”

Narayanasamy、Jeoh 和劳伦斯伯克利劳伦斯伯克利分校的两名 BSISB 研究人员使用光谱显微镜工具(称为同步加速器傅里叶变换红外仪器)实时测量酶对环境变化的反应。该技术允许同时进行成像和化学分析。

释放糖分

生物催化剂可以加速化学反应，需要糖来进行某些转化，例如发酵。不与粮食需求竞争的廉价、可再生和可持续的糖是这一转变的关键。

“这些糖是建立生物经济的关键，该生物经济建立在循环可再生碳的基础上，用于生物燃料、生化和生物材料替代化石燃料的版本，”Jeoh 说。

找到更好的方法来释放糖可以推进可持续生产操作中使用的技术。

“功能生物系统依赖于在正确的时间和正确的地点发生的化学反应，”纳拉亚纳萨米说。“随着时间的推移跟踪分子的位置和浓度是这些生物学研究的关键表征步骤。

“如果感兴趣的分子以高浓度产生或分布在大面积区域，那么确定位置和浓度相对容易，但准确表征天然生物质中产生的少量分子对许多研究人员来说仍然是一个挑战。而且这变得更加复杂当它必须在开放环境中执行时，”他说。

LLNL 和 LBNL 研究人员的技术开发和演示结合了先进的制造技术、成像、大数据分析和高密度微流体技术。它为劳伦斯国家实验室未来的生物国家安全应用研究铺平了道路，这些应用涉及生物分子的高通量表征，例如组织、土壤样本和生物量的天然状态。

伯克利实验室 BSISB 成像资源的技术使研究人员能够分析红外波长并表征不同地点和时间的生化过程。

“它实际上确实证实了我们认为我们所看到的很多内容，这非常令人兴奋，”乔说。

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