桉树木材内生真菌Hormonema sp. CECT-13092漆酶在先进生物乙醇生产中的应用潜力研究

本研究针对木质纤维素生物转化过程中木质素屏障和酚类抑制物影响发酵效率的问题，首次评估了桉树内生真菌Hormonema sp. CECT-13092漆酶在蒸汽爆破预处理桉木脱木质素化和解毒中的作用。研究发现该漆酶虽未显著提升糖化效率，但能有效去除47%酚类抑制剂，使酿酒酵母(S. cerevisiae)在SSF(同步糖化发酵)过程中发酵启动时间缩短、乙醇产率提升至0.28 g L?1 h?1 ，为开发新型木质素修饰酶提供了理论依据。

　　

随着全球能源转型加速，第二代生物乙醇因利用非粮木质纤维素原料而备受关注。然而，木质素与碳水化合物的紧密交联结构形成"生物质抗性"，而蒸汽爆破预处理产生的酚类化合物又会抑制发酵微生物活性。传统物理化学法处理存在高能耗、环境污染等问题，漆酶等生物酶因其绿色催化特性成为研究热点。目前对漆酶的研究多集中于腐生真菌，而内生真菌因其与宿主植物的共生关系可能产生更具特异性的木质素降解酶系统。

西班牙研究人员在《New Biotechnology》发表的研究首次探索了桉树内生真菌Hormonema sp. CECT-13092漆酶在生物乙醇生产中的应用。研究采用蒸汽爆破(200°C, 9.5 min)处理桉木获得水不溶固体(WIS)组分，通过四种策略评估漆酶处理效果：连续处理糖化(Strategy 1)、分离处理糖化(Strategy 2)、碱提取辅助处理(Strategy 3)和预糖化-解毒-同步发酵(Strategy 4)。关键实验技术包括：NREL标准方法分析原料组分、ABTS法测定漆酶活性、HPLC监测糖类和乙醇浓度、FTIR表征木质素结构变化。

3.1 原料特性分析
蒸汽爆破使桉木纤维素含量从46.2%提升至61.4%，木质素从26.1%增至31.2%，同时产生7.5 g GAE L^?1
酚类抑制剂，为后续酶处理奠定基础。

3.2 漆酶脱木质素化效果
FTIR显示1502 cm^?1
处木质素特征峰减弱，证实漆酶对表面酚基团的氧化作用。但酸不溶木质素含量未显著降低(31.2%→31.0%)，且糖化得率反而下降(葡萄糖从27.9降至10.8 g L^?1
)，可能与漆酶催化酚类聚合产生的寡聚物抑制水解酶有关。

3.3 漆酶解毒功能
在Strategy 4中，Hormonema sp.漆酶去除47%酚类物质，使0.2 g L^?1
酵母接种量下发酵成功启动，1.0 g L^?1
时酵母滞后期从72h缩短至24h，乙醇生产率达0.28 g L^?1
h^?1
，显著高于对照组的0.02 g L^?1
h^?1
。

该研究揭示了内生真菌漆酶在生物炼制中的独特价值：虽然其脱木质素化效果不及传统腐生菌漆酶(如T. villosa漆酶酚类去除率60%)，但能有效解决酚类抑制这一关键瓶颈。研究为开发宿主适配型木质素降解酶提供了新思路，未来可通过优化漆酶处理时序或构建复合酶系统进一步提升生物质转化效率。