混合农业废弃物碳源下芽孢杆菌HMM产纤维素酶的纯化表征及高效转化应用

为解决混合农业废弃物资源化利用难题，研究人员创新性地以小麦麸皮(WB)、甘蔗渣(SB)和稻壳(RH)为复合碳源，开展芽孢杆菌(Bacillus sp. HMM)产纤维素酶研究。通过(NH4)2SO4沉淀和DEAE-52柱纯化获得23.10倍纯化度的酶制剂，其兼具内切葡聚糖酶(EG)、外切葡聚糖酶(CBH)和β-葡萄糖苷酶(BGL)活性，在金属离子/表面活性剂胁迫下仍保持90%以上CMCase活性，DTT处理时活性提升至129.2%。该研究为木质纤维素生物质的高效转化提供了新型酶解方案。

　　

纤维素作为由β-1,4-糖苷键(β-1,4-glycosidic bond)连接的长链葡萄糖聚合物，其降解需要内切葡聚糖酶(endo-1,4-β-glucanase, EG)、外切葡聚糖酶(cellobiohydrolase, CBH)和β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase, BGL)的协同作用。本研究突破性地采用小麦麸皮(WB)、甘蔗渣(SB)与稻壳(RH)构建复合碳源体系，使芽孢杆菌HMM在12小时即达到3.93±0.13 U/mL的峰值酶活。

通过硫酸铵((NH₄)₂SO₄)分级沉淀结合DEAE-52阴离子交换层析，获得分子量50-70 kDa的纯化酶，其多重酶活特性可全面解构木质纤维素。耐胁迫实验显示，该酶在4小时金属离子/表面活性剂处理下CMCase活性保持率超90%，二硫苏糖醇(DTT)更使酶活飙升至对照组的129.2%。这种"三位一体"的纤维素酶系统为农业废弃物的生物炼制提供了高效生物催化剂。