人工阿米巴酶载体强化处理模拟乳业废水并促进微藻资源化利用

本推荐语概述了利用人工阿米巴（AA）载体封装蛋白酶，通过模拟天然阿米巴的双重保护机制（脂质膜屏障与凝胶基质缓释），显著提升酶稳定性及催化效率，实现乳业废水中有机物高效降解，并促进小球藻（Chlorella vulgaris）生物质增殖（达1.36 g/L），为废水处理与资源转化（如高值生物产品生产）提供创新绿色技术路径。

　　

Materials

琼脂糖（agarose）和甘油（glycerol）购自Sigma（中国）。蛋白酶（protease）购自Thermo Fisher Scientific（美国）。氯仿（chloroform）和二氯甲烷（dichloromethane）购自Sigma（中国）。磷脂类原料，包括1,2-二肉豆蔻酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱（DMPC）、蛋鞘磷脂（Egg-SM）和胆固醇（Chol）购自Avanti Polaris（中国）。荧光标记的1,2-二油酰-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺-N-(7-硝基-2,1,3-苯并恶二唑-4-基)（荧光探针）同样购自Avanti Polar Lipids（美国）。

Formation of AA

阿米巴样细胞膜由磷脂（phospholipids）、鞘脂（sphingolipids）和胆固醇（Chol）等多种组分协同构成，形成兼具流动性、稳定性及调控功能的膜结构，以适应其多样生理活动与环境变化（Chong et al., 2021）。本实验将琼脂糖-甘油混合溶胶（agarose-glycerol mixed sol）与蛋白酶（protease）封装于由DMPC、Egg-SM和Chol构成的脂质体（liposomes）中。通过电形成法（electroformation）优化人工阿米巴（AA）载体的生成参数，成功模拟天然阿米巴的双重保护机制：外层脂质双分子层作为物理屏障抵抗环境扰动，内部凝胶基质则为酶提供水合缓冲微环境，实现酶动态隔离与缓释。

Conclusions

本研究通过模拟阿米巴膜特性，设计了一种新型人工阿米巴载体——即封装琼脂糖-甘油杂化溶胶的脂质体，用于实现蛋白酶的动态隔离与缓释。实验结果表明，AA载体显著增强了蛋白酶在乳业废水处理中的稳定性与催化效率。在最优条件（pH 6、45℃、酶浓度0.03 g/L）下，氨基酸释放率大幅提升，有效分解废水中的复杂有机物为小分子营养素，进而显著促进小球藻（Chlorella vulgaris）生长，生物质浓度达到1.36 g/L，约为未处理废水组的9倍。该策略不仅拓宽了酶反应在废水处理中的应用范畴，也为资源回收与绿色技术发展提供了创新思路。