药用植物内生真菌利用玉米芯基质产纤维素酶的潜力评估与优化研究

为解决纤维素酶生产成本高和来源单一的问题，肯雅塔大学研究人员从药用植物Azadirachta indica和Aloe secundiflora中分离内生真菌，通过固态发酵技术评估其在玉米芯基质上的产酶潜力。研究发现Galactomyces candidum和Candida stellimalicola能高效分泌总纤维素酶(FPase)、内切葡聚糖酶(Endoglucanase)和外切葡聚糖酶(Exoglucanase)，为工业应用提供了低成本、环保的酶生产策略。

　　

纤维素酶是生物质降解和工业生产的核心催化剂，但其商业化应用长期受限于高昂的生产成本和有限的微生物来源。传统发酵工艺依赖纯化培养基，而农业废弃物如玉米芯富含纤维素却常被焚烧处理，造成资源浪费。与此同时，药用植物内生真菌作为天然酶库，其产酶潜力尚未充分挖掘。肯雅塔大学的研究团队选择东非特有药用植物Azadirachta indica（印度楝）和Aloe secundiflora（芦荟）为研究对象，首次系统评估其内生真菌在玉米芯基质上的产酶效能，相关成果发表于《Scientific Reports》。

研究采用ITS基因测序鉴定11株内生真菌，包括Penicillium sp.、Candida boidinii等，通过形态学聚类分为3大类群。关键实验技术包括：1) 基于玉米芯的固态发酵（SSF）系统；2) 滤纸酶活（FPase）、CMC酶活（Endoglucanase）和微晶纤维素酶活（Exoglucanase）的三重检测体系；3) 来自肯尼亚基图伊和基安布两地的植物样本队列分析。

研究结果
形态学鉴定：菌落呈现白色絮状（如Trichoderma lixii）、绿色羽毛状（Cladosporium cladosporioides）等特征，直径34-52 mm，通过显微形态与进化树分析确认分类地位。

定殖频率：成熟Azadirachta indica叶片中Penicillium sp.定殖率达83.33%，而Aloe secundiflora年轻叶片以Candida boidinii为主（85.71%），显示宿主发育阶段显著影响内生群落组成。

酶活性分析：

• 总纤维素酶：Galactomyces candidum第6天产量达18.9±0.23 IU/mL，显著高于其他菌株（p<0.05）；
• 内切葡聚糖酶：Candida stellimalicola第9天达23.7±0.29 IU/mL，与Galactomyces candidum无统计学差异；
• 外切葡聚糖酶：Colletotrichum gloeosporioides第3天峰值34.8±0.36 IU/mL，但后期活性骤降，显示时间依赖性。

讨论与结论
研究首次揭示玉米芯作为低成本基质（含61.2%纤维素）可高效诱导内生真菌产酶，其中Galactomyces candidum和Candida stellimalicola的复合酶系具有工业化应用潜力。固态发酵相比液态培养减少能耗40%，且酶活性与泰国报道的Trichoderma harzianum（172 mm²水解圈）相当。该成果为非洲农业废弃物高值化利用提供范例，未来可结合基因改造进一步提升菌株产酶效率。局限性在于未测试极端pH/温度下的酶稳定性，这将是后续研究方向。