纤维素纳米球静电复合溶菌酶增强其理化稳定性与生物催化活性的研究

针对溶菌酶(Lys)在恶劣环境下易失活的问题，马来西亚国立大学团队通过水包油(W/O)乳液法合成纤维素纳米球(CNS)作为载体，构建CNS/Lys复合物。该复合物在70°C和pH?3条件下酶活性分别提升35%和60%，对尿素耐受性达80%以上，且对枯草芽孢杆菌抑菌圈扩大25%。研究为纳米纤维素载体在酶固定化领域的应用提供了新策略。

　　

抗生素耐药性危机催生了基于天然酶的抗菌剂研究，但游离酶易受温度、pH等环境因素影响而失活。溶菌酶(Lysozyme, Lys)作为能水解细菌细胞壁β-(1→4)糖苷键的天然抗菌剂，虽在食品医药领域应用广泛，却面临稳定性差的瓶颈。传统纳米载体如脂质体存在泄漏风险，无机纳米颗粒有生物毒性，而纤维素纳米材料因其生物可降解性和丰富羟基成为理想替代品。马来西亚国立大学团队创新性地采用控制注射水包油(W/O)乳液法，将棉短绒衍生的纤维素纳米晶体(CNC)转化为均一纳米球(CNS)，并通过静电作用固定化Lys，显著提升了酶的稳定性与活性。

研究采用酸水解降低CNC分子量至6.86×10³?g/mol，通过3wt% CNC与油相1:11比例制备出242nm粒径、Zeta电位-35.27mV的3CNS11载体。FTIR和TEM证实CNS与Lys通过氢键和静电作用形成稳定复合物。关键技术包括：棉短绒酸水解制备CNC、W/O乳液法构建CNS、酶活性测定（以微球菌溶菌实验为基础）、抗菌实验（抑菌圈法评估枯草芽孢杆菌抑制效果）。

材料表征
酸水解使棉短绒(CL)聚合度(DP)从1030降至42，结晶度提升至72.8%，CNC产率达68.4%。3CNS11的PDI仅0.4，表明粒径分布均匀。

温度/pH/尿素稳定性
CNS/Lys在70°C活性比游离酶高35%，pH?3时活性提升60%。8M尿素中仍保留80%活性，证明CNS能抵抗蛋白变性。

抗菌性能
对枯草芽孢杆菌的抑菌圈直径扩大25%，证实载体增强了Lys的细菌壁穿透能力。

结论与意义
该研究发表于《Carbohydrate Polymers》，首次证明控制注射W/O乳液法可批量制备均一CNS载体。非共价键合机制既保护Lys构象，又通过负电表面(-35mV)增强酶-底物相互作用。相较于传统载体，CNS的生物相容性和成本优势为食品保鲜、抗感染治疗提供了新方案，尤其适用于需耐受胃酸(pH?3)的口服抗菌制剂开发。未来可拓展至其他易失活酶类的固定化研究。