让快乐从木头里“迸”出来

本文转自：金陵晚报

木质素合成多巴胺获新突破

让快乐从木头里“迸”出来

▲董琳老师在做实验。图片由受访者提供

□金陵晚报/紫金山新闻记者 李花

农林废弃物木质素也能变成多巴胺？日前，南京林业大学化学工程学院陈祖鹏教授、青年教师董琳在《自然·通讯》上发表研究论文，提出了一种从木质素到多巴胺的四步催化转化策略，也就是说，木质素合成多巴胺有了新路径，快乐也能从木头里“迸”出来了。

让人快乐的多巴胺比黄金贵

说到多巴胺，公众对其并不陌生。多巴胺是一种能够让人感到快乐和幸福的神经传导物质，医学上，可以用来治疗帕金森病、精神分裂症等多种疾病。同时，聚多巴胺是一种非常强的离子和电子导体，广泛应用于多巴胺基氮掺杂碳的电极材料。

市场需求量较高，可是价格却很贵。据介绍，一克多巴胺需要1000元，这样的价格比黄金还贵。论文的第一作者董琳老师介绍，平时，在实验过程中接触过多巴胺。“每次都会被提醒：这很贵的。”董琳告诉记者，几次提醒过后，他就开始关注这一物质。它之所以这么贵，其实跟它的合成工艺有关。一般情况下，多巴胺是从石油类物质里提取加工而来，用锌或汞作为催化剂。但锌和汞属于重金属，不环保。另一种方法是用生物酶来作为催化剂，将石油类物质变成多巴胺。但是生物酶反应时间比较长，反应窗口较窄，这样一来，加工成本就非常高。“这就是多巴胺价格居高不下的原因。”董琳说。

化学结构相似，木质素可否变多巴胺？

“多巴胺和木质素的化学结构那么相似，有无可能用木质素来‘造’多巴胺？”董琳老师是化学工程学院陈祖鹏教授课题组的成员，经常和木头打交道。他的大胆设想很快得到了陈祖鹏教授的认可和支持。

木质素来自木头屑，木头屑里含有纤维素、半纤维素和木质素，实验先从木头屑提取木质素，然后经过解聚、脱保护、胺化和水解四步催化转化，就可以得到多巴胺。

“说起来很轻松，但这四步反应，我们从2020年就开始了，做了整整3年。”董琳告诉记者，每一步用什么催化剂，用量多少，达到什么样的数据才算是好数据……这些，都是无数次比对和讨论才获得的。“因为前面没有样板也没有参考，所以，我们必须用实打实的实验数据得出结论。”董琳坦言，为了这个研究，他们课题组吃了很多苦。深更半夜搞研究更是家常便饭。

变废为宝，多巴胺成本降一半

从木质素出发合成价格昂贵的多巴胺，是一种绿色可持续的合成策略，非常具有吸引力和挑战性。实验中，他们发现，多巴胺产物可以自动沉降，经过简单的离心和过滤，即可获得纯度高于98%的盐酸多巴胺，显著降低了分离成本。

陈祖鹏教授告诉记者，木质素是自然界中最丰富的芳香类生物质资源，存在于木头之中。“我们常常和木头打交道，有一些木材厂在加工过程中，产生大量的木头屑，里面的纤维素、半纤维素可以造纸或者做成无糖食品。木质素却常常作为废弃物处理，有时候燃烧处理还污染环境。”陈祖鹏告诉记者，很多企业为了处理这个废弃物还要再花钱。

“保守估计，使用这样的工艺和流程，多巴胺合成的成本能降一半。”陈祖鹏教授说，该研究以农林废弃物中的木质素作为底物，变废为宝，将其转化为高附加值化学品，具有重要的科学意义和实用价值，实现了多巴胺的绿色合成和可持续生产，且产品收率高、纯度高、易于分离，工艺成本低，极具经济性和应用前景。