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为解决啤酒糟（BSG）高效利用及降低生物转化成本问题，研究人员开展了评估 BSG 作为木质纤维素降解真菌底物及其酶活性的研究。结果发现 T. atroviride 酶活性最高，且发酵第 9 天最佳。该研究助力 BSG 可持续利用及真菌酶生产。
在当今追求可持续发展的时代，生物能源和生物制品的开发备受关注。啤酒糟（BSG）作为啤酒酿造的主要副产物，产量巨大却未得到充分利用。传统处理方式不仅浪费资源，还可能对环境造成负担。与此同时，将木质纤维素转化为可发酵糖的过程中，商业酶制剂成本高昂，严重影响了生物转化的经济可行性和环境可持续性 。在这样的背景下，研究如何高效利用 BSG 并降低生物转化成本成为了科研人员亟待攻克的难题。
为了解决这些问题，来自国外的研究人员开展了一项旨在评估 BSG 作为木质纤维素降解真菌底物的潜力，并对这些真菌在生物质降解过程中的酶活性进行表征的研究。该研究成果发表在《Environmental Technology 》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，通过对从墨西哥采集的真菌进行分离和鉴定，确定了用于实验的菌株。接着，运用固态发酵（SSF）技术，以 BSG 为底物培养真菌。同时，使用多种酶活性测定方法，对不同酶的活性进行定量分析。还通过蛋白质含量测定和还原糖动力学监测，评估真菌的代谢活性和糖释放情况。此外，利用 SDS-PAGE（十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳）技术分析蛋白质谱。
研究结果如下：
- BSG 的成分分析：BSG 的成分与先前研究相符，其较低的水分含量利于保存，适量的灰分有利于真菌生长。37.47% 的纤维素含量使其具有促进纤维素酶活性的潜力，17.48% 的木质素含量有利于纤维素水解，而较低的半纤维素含量（8.74%）减少了对生物质水解的阻碍。此外，BSG 中还含有一定比例的乙醇和水溶性提取物。
- 定性酶活性测定：通过碘试验进行定性酶活性测定，结果显示所有菌株在羧甲基纤维素（CMC）上均表现出纤维素酶活性，其中 T. atroviride 和 T. longibrachiatum 的活性较强，P. rubens 次之。但所有菌株均未显示出漆酶活性，这表明它们在木质素降解方面可能存在局限性。
- 定量酶活性测定：定量分析表明，T. atroviride 在纤维素酶、木聚糖酶活性方面表现突出，其滤纸酶（FPase）活性可达 0.488 U/mL，β - 葡萄糖苷酶活性为 0.055 U/mL，木聚糖酶活性为 0.125 U/mL 。P. rubens 则在甘露聚糖酶活性上表现最佳，达到 0.419 U/mL。同时，研究还发现不同真菌的酶活性在发酵过程中呈现出不同的变化趋势，且发酵第 9 天的酶活性最高或与第 12、15 天无显著差异。
- 总蛋白含量和还原糖动力学：研究发现，所有真菌在发酵 6 - 12 天期间蛋白质含量达到最高。T. atroviride 的蛋白质含量在第 9 天达到峰值 0.44 mg/mL BSA 当量，与酶活性数据相符。在还原糖动力学方面，所有菌株都能释放还原糖，但浓度随时间波动。T. atroviride 在第 9 天的糖浓度最高（2.54 ± 0.23 mg/mL），且在第 15 天仍高于对照组，显示出其在糖释放和保存方面的优势。
- SDS-PAGE 分析：SDS-PAGE 分析揭示了不同真菌产生的酶的蛋白质谱。Trichoderma 属的真菌显示出与文献报道相符的对应酶的条带，P. rubens 的条带较淡，表明其蛋白质浓度较低。但该技术存在一定局限性，如无法明确鉴定特定酶，且可能存在蛋白质降解和大麦衍生蛋白干扰的问题。
研究结论和讨论部分指出，培养基成分、碳源、接种浓度和发酵系统等因素对酶产量起着关键作用。T. atroviride 在所有研究菌株中表现出最高的整体酶活性。发酵时间对酶产生有显著影响，第 9 天为最佳发酵时间。不同菌株在固态发酵下展现出多样的酶谱，显示出它们在木质纤维素生物质降解方面的潜力。为进一步优化酶生产，未来研究应聚焦于预处理方法以提高纤维素和半纤维素的可及性，同时优化发酵条件。此外，分析发酵产物和鉴定有价值的分子，有助于深入了解 BSG 作为生物技术应用分子平台的潜力。
这项研究为啤酒糟的可持续利用提供了新的思路和方法，推动了利用本土真菌生物技术从低成本原料生产工业酶的发展，对实现生物质的高效转化和环境友好型生物产业的发展具有重要意义。它不仅有助于解决资源浪费和环境问题，还为生物能源和生物制品领域的发展提供了理论支持和技术参考，为未来相关产业的发展奠定了坚实基础。
