白腐真菌降解污水处理厂筛渣的机制与资源化潜力：基于木质纤维素酶系统的生物转化研究

针对污水处理厂筛渣(WWTP screenings)填埋处置导致的资源浪费问题，Anna Civzele团队研究了白腐真菌(P. dryinus/T. versicolor等)的木质纤维素酶(lignocellulolytic enzymes)生产模式。研究发现真菌可降解44.46%碳水化合物并产生34-46 kg/吨糖类，为开发可持续废物管理策略提供了新思路。

　　

在全球城市化进程加速的背景下，污水处理厂(WWTPs)产生的筛渣(screenings)正成为环境治理的棘手难题。这些由卫生纺织品、纸张和有机残渣组成的废物，目前主要通过填埋处理，不仅占用土地资源，还会产生甲烷排放和化学物质渗漏风险。更令人遗憾的是，筛渣中含有高达50%的天然和再生纤维素，这本是可再生资源的"宝库"，却因缺乏高效转化技术而沦为环境负担。传统物理化学处理方法面临高能耗或二次污染的困境，而厌氧消化技术又受限于筛渣中塑料和纺织品的干扰。面对欧盟要求将填埋废物减少至10%的政策压力，开发绿色高效的筛渣处理技术迫在眉睫。

来自拉脱维亚的研究团队在《Fungal Biology and Biotechnology》发表的研究，将目光投向了自然界中的"木质降解专家"——白腐真菌。这类真菌以其独特的酶武器库闻名，能分泌纤维素酶(cellulase)、漆酶(laccase)、木质素过氧化物酶(LiP)和锰过氧化物酶(MnP)等，形成协同作战的降解网络。研究选取了Irpex lacteus、Bjerkandera adusta、Pleurotus dryinus和Trametes versicolor四种真菌，系统评估了它们在筛渣降解中的表现。

研究采用多组平行实验设计，通过测定碳水化合物含量(DNS法和苯酚-硫酸法)、酶活性(分光光度法)和蛋白质浓度(Bradford法)，比较了真菌在不同培养基(葡萄糖、木质素、干草和筛渣)中的降解效率。关键发现包括：在含筛渣培养基中，P. dryinus展现出惊人的漆酶活性(1691.75±12.22 U/mg)，而B. adusta则主导纤维素降解(43.49%碳水化合物去除率)。有趣的是，所有测试菌株在真实废物环境中的酶产量均高于纯木质素培养基，暗示污染物可能意外激活了真菌的防御性酶系统。

在"真菌在最优条件下的酶活性"部分，研究揭示了碳分解代谢抑制(CCR)现象——当葡萄糖存在时，真菌优先利用简单糖类而抑制降解酶分泌。这一发现为后续实验设计提供了关键依据，说明在应用真菌处理废物时，需要充分考虑底物组成对代谢途径的影响。

"木质纤维素培养基中的真菌活性"结果显示，I. lacteus和B. adusta是纤维素降解的主力军，分别产生7.40±1.30 U/mg和峰值更高的纤维素酶。而P. dryinus在干草基质中表现出惊人的木质素降解能力，碳水化合物去除率达51.54%。这些数据为不同废物组成的针对性处理提供了菌种选择依据。

最具应用价值的发现来自"WWTP筛渣中的真菌活性"部分。在真实废物环境中，P. dryinus和T. versicolor的漆酶活性比在纯培养基提升近10倍，最高达2521.15±787.72 U/mg。更令人振奋的是经济核算：每吨筛渣可转化34-46 kg还原糖，相当于生产27.8-29.7 mL乙醇的潜力。这种"一石二鸟"的策略既解决了废物处置难题，又创造了生物能源原料。

值得注意的是，在"木质素培养基中的真菌酶活性"部分，研究发现了纯木质素环境下酶活性的显著抑制，这一现象被归因于木质素降解中间产物对酶的竞争性抑制。这提示在实际应用中，可能需要通过共底物培养或诱导剂(如Cu²⁺)来突破这一限制。

这项研究的创新价值在于：首次系统评估了白腐真菌对污水处理筛渣的降解效能，建立了菌种-酶系-底物的对应关系，为精准化废物处理提供了科学依据。从应用角度看，研究证实了真菌处理技术相比传统方法的三大优势：无需昂贵酶制剂、适应复杂废物组成、同步产生高值酶产品。未来研究可进一步优化培养条件、探索菌群协同效应，并评估规模化应用的经济性。这项成果不仅为污水处理行业提供了绿色解决方案，其揭示的 fungal enzymatic strategy 对生物质精炼领域也有重要启示。