编辑推荐：
为解决木质素利用不足及传统脱木质素方法的弊端，研究人员开展从伊朗高盐环境分离嗜盐产漆酶细菌，并用于蒜皮生物废料可持续脱木质素的研究。结果显示该酶能高效脱木质素，产生有价值副产物。这为生物质转化提供新途径。
在广袤的自然界中，农业和林业废弃物里蕴含着大量的木质纤维素生物质，它们主要由纤维素、半纤维素和木质素构成。其中，木质素由于结构复杂，一直没有得到充分利用。传统的脱木质素方法，像机械处理能耗高还会降低纤维强度，化学处理又会产生污染，对环境造成严重威胁。在这样的背景下，寻找一种环保又高效的脱木质素方法迫在眉睫。
来自德黑兰医科大学（Tehran University of Medical Sciences）的研究人员开展了一项意义重大的研究。他们从伊朗的高盐环境中成功分离出一种嗜盐细菌 —— 维吉芽孢杆菌（Virgibacillus salarius），并对其产生的漆酶用于蒜皮生物废料的脱木质素潜力进行评估。研究结果令人振奋，通过优化漆酶生产条件，这种酶展现出强大的脱木质素能力，能将蒜皮中的木质素含量从 32.4% 大幅降低至 3.6%，同时提高纤维素含量，而且脱木质素后的生物质结晶度增加，表面呈现多孔结构，更适合后续加工。此外，该过程还产生了如 3 - 羟基苯甲酸、2 - 甲氧基苯酚等有价值的副产物。这一研究成果发表在《Scientific Reports》上，为可持续的生物质转化开辟了新的道路，在生物燃料生产、高价值化学品合成等工业应用领域具有巨大的潜力。
研究人员在实验过程中运用了多种关键技术方法。首先是微生物分离技术，从不同地区的高盐土壤样本中筛选出目标菌株。接着使用响应面法（RSM），通过单因素试验（OFAT）、部分因子设计等优化漆酶生产条件以及蒜皮脱木质素条件。还利用多种分析技术，如傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、气相色谱 - 质谱联用（GC - MS）等，对处理前后的蒜皮进行结构和成分分析。
下面来看具体的研究结果：
- 嗜盐产漆酶细菌的分离鉴定：研究人员从伊朗四个省份的高盐环境采集土壤样本，经筛选，菌株 TA - 16 表现突出。通过 16S rRNA 基因测序和系统发育分析，确定其为维吉芽孢杆菌（Virgibacillus salarius）MAF01。该菌株为革兰氏阳性菌，呈杆状，具有特定的生化特性 。
- 维吉芽孢杆菌漆酶产量的提升：通过 OFAT 分析发现，多种因素影响漆酶产量，如温度、pH、碳源、氮源等。经部分因子设计筛选出关键因素后，利用 RSM 优化，得到最大漆酶产量为 392.0 U/L，且该菌株在高盐和中性 pH 条件下表现良好 。
- 蒜皮生物废料的生物脱木质素：采用 OFAT 方法确定了影响脱木质素效率和多酚减少的关键因素，如温度、pH、漆酶含量、介质类型和浓度等。通过响应面法优化后，发现 9.4 mM 4 - 羟基苯甲酸（HBA）和 198.5 U/L 的酶在 pH 7.1、温度 31.1℃时，脱木质素效率可达 95.4%，优于其他研究中使用的漆酶 。
- 漆酶处理后蒜皮的表面特征：SEM 分析显示，处理后的蒜皮表面粗糙、多孔、扭曲，有明显的孔洞和裂缝；FTIR 分析表明，处理后蒜皮的某些特征峰强度降低，说明木质素结构被破坏；XRD 分析发现，处理后纤维素的衍射信号强度增加，提高了纤维素的可及性 。
- 漆酶脱木质素后蒜皮生物废料的成分分析：处理后蒜皮的木质素含量显著降低，从 22.4% 降至 1.1%，而纤维素和半纤维素含量变化不明显。这表明细菌漆酶能有效降解木质素，且对纤维素和半纤维素的损失较小 。
- 漆酶脱木质素后蒜皮生物废料中残留化合物的 GC - MS 分析：GC - MS 分析鉴定出多种木质素衍生化合物，如 3 - 羟基苯甲酸、2 - 甲氧基苯酚等，这些化合物在食品、香料等行业具有应用价值 。
在结论与讨论部分，该研究充分证明了维吉芽孢杆菌（Virgibacillus salarius）产生的嗜盐漆酶在蒜皮生物质脱木质素方面的巨大潜力。通过优化酶生产条件，实现了高效的木质素去除，显著改变了生物质的结构组成。这种环保的方法为传统化学和机械脱木质素过程提供了有前景的替代方案，表明维吉芽孢杆菌在可持续生物质转化的工业应用中是一种宝贵的资源。此外，研究还凸显了极端微生物及其产生的酶在生物炼制过程中的重要性，为进一步探索其生物技术应用奠定了基础。
