基于橘皮培养基的真菌果胶酶可持续生产及Taguchi优化：果汁澄清与生物医学应用硒纳米颗粒的绿色合成

本研究针对果胶酶大规模生产成本高的问题，利用Taguchi方法优化非产毒黄曲霉（Aspergillus flavus）KW03菌株在橘皮培养基中的果胶酶生产，酶活提升397.7%至921.3 U/ml，并首次以果胶酶绿色合成硒纳米颗粒（AFP-SeNPs）。该纳米颗粒具有广谱抗菌（抑制多重耐药菌达25.3 mm）、完全抑制真菌生长及59.3% DPPH自由基清除能力，同时展现抗凝血活性，为食品工业、纳米医药及抗凝血治疗提供了创新解决方案。

　　

在食品和生物医药领域，果胶酶作为分解植物细胞壁的关键酶，广泛应用于果汁澄清、纺织和造纸工业。然而，其大规模生产受限于高纯度果胶基质的昂贵成本，且传统优化方法效率低下。同时，纳米生物技术领域亟需开发绿色合成方法，以替代化学生产纳米颗粒的高污染工艺。针对这些问题，来自国内的研究团队通过创新性地整合微生物发酵与纳米技术，实现了从农业废弃物到高附加值产品的转化。

研究团队采用Taguchi L9正交阵列优化橘皮培养基的发酵参数（pH 6.5、接种量17.5%、底物浓度2.5%、发酵时间24小时），使非产毒黄曲霉KW03的果胶酶产量提升至921.3 U/ml。该酶成功应用于橙汁澄清（76.6%浊度降低），并首次作为生物还原剂合成了粒径50.97-98.43 nm的球形硒纳米颗粒（AFP-SeNPs）。关键技术包括：1）基于中性红椰子琼脂（NRDCA）的产毒筛查；2）紫外-可见光谱（UV-Vis）和透射电镜（TEM）表征纳米颗粒；3）琼脂扩散法和DPPH法测定生物活性。

3.1 菌株鉴定与安全性
通过形态学和ITS测序鉴定为Aspergillus flavus KW03（GenBank OR461563），NRDCA培养基验证其非产毒特性，消除食品安全隐患。

3.3 果胶酶生产优化
Taguchi方法揭示pH对酶活影响最大（贡献率52.09%），最优条件下酶活较未优化提升4.98倍，橘皮果胶提取率达16.4%。

3.9 纳米颗粒特性
AFP-SeNPs在268 nm处出现特征吸收峰，FTIR证实果胶酶的酰胺I带（1636 cm^-1
）参与稳定纳米颗粒。TEM显示其多晶结构，SAED图谱确认晶格排列。

3.10 生物医学应用
AFP-SeNPs对Klebsiella oxytoca抑制直径达25.3 mm，完全抑制Aspergillus niger等真菌生长；DPPH清除率59.3%；体外抗凝血实验显示其与EDTA相当的效果，显微镜观察证实红细胞形态完整。

该研究通过将农业废弃物转化为高价值生物催化剂，不仅降低了果胶酶生产成本，还拓展了其在纳米医学中的应用边界。AFP-SeNPs展现的"抗菌-抗氧化-抗凝血"三位一体功能，为抗感染治疗、抗氧化剂开发和血栓管理提供了新型候选材料。尤其值得注意的是，这是首例利用果胶酶合成硒纳米颗粒的报道，为酶法纳米合成开辟了新路径。研究结果发表于《The Microbe》，对实现联合国可持续发展目标（SDG 3健康、SDG 9产业创新、SDG 12责任消费）具有直接贡献，同时为循环生物经济提供了典型案例。