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为解决蘑菇栽培废料（SMS）和黄麻织物废料的处理问题，研究人员开展了利用 SMS 中漆酶（laccase）对黄麻织物进行脱木质素处理的研究。结果表明，优化提取使漆酶活性提高 1.47 倍，处理后黄麻织物木质素去除率达 61.1%。该研究为废料的可持续管理提供了新途径。
蘑菇，这种在山林间、餐桌旁常见的食材，背后却隐藏着一系列环境难题。随着全球对蘑菇需求的不断攀升，蘑菇栽培产业蓬勃发展，但由此产生的大量蘑菇栽培废料（Spent mushroom substrate，SMS）却成了棘手的 “负担”。据统计，欧洲每年产生的 SMS 超过 30 亿千克，处理这些废料不仅成本高昂，还面临着资源浪费的问题。与此同时，黄麻作为世界上使用量第二大的天然纤维，在工业应用中有着广泛前景，可用于制作地毯、袋子等。然而，黄麻织物在生产和处理过程中，需要耗费大量化学物质和能源去除木质素等非纤维素成分，这不仅增加了成本，还使得黄麻织物在生命周期末端难以管理，不符合可持续发展的理念。
为了解决这些问题，来自塞尔维亚、俄罗斯、芬兰等多个国家研究机构的研究人员展开了一项极具意义的研究。他们试图探索一种创新的双重可持续管理方法，将两种看似 “无用” 的废料 ——SMS 和黄麻织物结合起来，实现资源的再利用。这项研究成果发表在了《Scientific Reports》杂志上。
在研究过程中，研究人员主要运用了响应面法（Response surface methodology，RSM）、酶活性测定、部分纯化技术以及多种材料表征技术（如 ATR-FTIR 光谱分析、偏光显微镜观察等）。通过 RSM，他们系统研究了提取时间、pH 和温度等因素对漆酶（laccase）提取的影响；利用酶活性测定方法，精确衡量不同条件下漆酶的活性；部分纯化技术则用于获取更纯的漆酶，以便后续实验；而 ATR-FTIR 光谱分析和偏光显微镜观察等材料表征技术，帮助研究人员了解黄麻织物在酶处理前后的化学和物理变化。
模型拟合优化活性酶滤液
研究人员运用 RSM 考察了提取时间、pH 和温度这三个自变量对漆酶活性的影响。通过实验得到了不同条件下四种 SMS（分别来自平菇 Pleurotus ostreatus，简称 P-SMS；香菇 Lentinula edodes，简称 L-SMS；猴头菇 Hericium erinaceus，简称 H-SMS；灵芝 Ganoderma lucidum，简称 G-SMS）漆酶的活性数据。结果显示，该研究建立的二阶多项式模型能很好地拟合实验结果，决定系数（R2）大多高于 0.99，模型回归显著（p<0.05），失拟项不显著（p>0.05），表明回归方程可用于预测实验结果。
漆酶活性
实验测定了四种 SMS 的漆酶活性，发现 P-SMS 分离出的漆酶比活性最高（4716.33 mU/mg），H-SMS 的最低（35.51 mU/mg）。不同参数对不同来源漆酶活性的影响各异。例如，pH 对 P-SMS 漆酶提取影响最大，其活性先降低后升高；提取时间对 H-SMS 漆酶活性有正向影响，而对 L-SMS 和 G-SMS 漆酶活性有负面影响。根据实验数据，研究人员建立了预测四种 SMS 粗提物漆酶比活性的二阶多项式模型。
粗漆酶滤液提取的优化
研究旨在优化漆酶提取条件以获得最大活性。通过逐步优化，得到了酶活性和提取参数的最佳估计值。优化后的实验结果与预测值非常接近，验证了 RSM 模型的适用性。实验发现，较低温度（低于 10°C）和较高 pH 有利于漆酶提取，RSM 优化使漆酶活性提高了 1.47 倍。研究还发现不同蘑菇物种的 SMS 来源的漆酶结构和活性不同，P-SMS 的漆酶在部分纯化后比活性显著增加，基于此，研究人员选择 P-SMS 漆酶用于后续黄麻处理实验。
漆酶活性的最适温度和 pH
从 P-SMS 中提取的漆酶在 pH 4.5 时比活性最高，在 30 - 40°C 范围内酶活性最高且稳定性较好，温度高于 50°C 时，漆酶活性快速下降。
用部分纯化的 P-SMS 来源粗漆酶滤液处理的黄麻织物的化学变化
利用 ATR-FTIR 光谱分析、偏光显微镜观察和化学染色等方法研究黄麻织物在酶处理后的变化。ATR-FTIR 光谱显示，酶处理后与纤维素和半纤维素相关的峰强度增加，木质素和半纤维素与纤维素峰的比例下降，总结晶指数（TCI）降低，表明木质素被有效去除，纤维素和半纤维素暴露增加。偏光显微镜观察和化学染色结果也证实了木质素的去除。经测定，酶处理后黄麻织物的木质素含量从 13.48 ± 0.28% 降至 5.25 ± 0.19%，去除率达 61.1%，同时，处理后的黄麻织物手感更柔软、颜色更浅、润湿性更好。
SMS 和黄麻纤维的循环经济前景
SMS 和黄麻织物通常被视为废料，但研究表明它们具有再利用的潜力。从 SMS 中提取的漆酶可用于黄麻织物脱木质素处理，按优化工艺，每袋 2kg 的 P-SMS 可获得 8L 部分纯化酶，能处理约 2000m2的黄麻织物。欧洲每年丢弃大量 SMS，其与黄麻处理相结合的潜力巨大，符合欧盟循环经济计划。
综上所述，该研究成功将 SMS 和黄麻废料结合，实现了更可持续的废料管理。从四种商业生产的蘑菇物种的 SMS 中提取漆酶，通过 RSM 优化提取过程，使漆酶活性提高 1.47 倍。部分纯化的漆酶在温和条件下处理黄麻织物，有效去除了 61.1% 的木质素。该研究不仅为废料的可持续管理提供了新的思路和方法，还展示了循环经济在生物废料处理领域的巨大潜力，为相关产业的可持续发展提供了理论依据和实践指导。未来，研究人员可进一步优化黄麻脱木质素工艺，探索该技术在更广泛领域的应用，推动循环经济的发展。
