基于Bacillus toyonensis粗脂肪酶的绵羊皮环保脱脂工艺优化及高性能坯革制备研究

本研究针对传统皮革脱脂工艺污染高、效率低的问题，开发了基于Bacillus toyonensis粗脂肪酶的绿色脱脂技术。通过响应面法(RSM)优化获得pH 8.77、47.29°C、50.88 min的最佳条件，脂肪去除率达70.20%，显著优于传统方法(50.59%)。酶法处理后的坯革展现更优热稳定性(TGA显示200°C失重仅5.31%)、更高收缩温度(110°C)及机械性能，废水COD(3096.7 ppm)等污染指标显著降低，为皮革工业可持续发展提供创新方案。

　　

在传统皮革制造领域，绵羊皮脱脂一直是个令人头疼的难题——这些毛茸茸的原料含有高达50%的不均匀分布脂肪，常规有机溶剂脱脂不仅成本高昂，还会产生含大量化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)的有毒废水。更棘手的是，不当脱脂会导致后续染色不均，影响皮革品质。虽然真菌脂肪酶已有应用，但其稳定性和效率仍不尽如人意。

来自孟加拉国气候变迁信托基金(BCCT)支持项目组的研究人员另辟蹊径，从细菌王国中寻找解决方案。他们锁定Bacillus toyonensis菌株产生的粗脂肪酶，通过响应面法(RSM)这一数学建模工具，精准优化出pH 8.77、47.29°C、50.88 min的黄金反应条件，使酶活达到134.21 U/mL，与预测值误差仅1%。这项发表在《Bioresource Technology Reports》的研究，开创性地将细菌脂肪酶应用于皮革脱脂，取得突破性进展。

研究团队采用三大关键技术：首先通过酚红显色法筛选高活性菌株；其次运用中心复合设计(CCD)实验结合RSM建立数学模型；最后通过热重分析(TGA)和物理性能测试系统评估处理效果。所有实验原料均来自孟加拉Savar地区的Anjuman Traders Tannery提供的鲜绵羊皮。

【材料与方法】
研究采用标准微生物分离技术获得产酶菌株，通过橄榄油水解实验验证酶活。关键创新在于采用CCD设计31组实验，建立pH-温度-时间的三维响应模型，最终确定最佳参数组合。

【结果与讨论】
在优化条件下，酶法脱脂将脂肪含量从9.48%降至2.82%，效率较传统方法提升近20个百分点。更令人振奋的是，处理后的坯革性能全面超越传统产品：收缩温度提升20°C至110°C，水蒸气透过率达12.2 mg^-1cm²-h，粒面抗裂强度达42.89 kg。TGA分析显示材料热稳定性显著增强，200°C时失重率降低35%。

环境效益同样突出：酶法废水TDS(9604 ppm)、TSS(2953 ppm)、COD(3096.7 ppm)和BOD(578.9 ppm)全面优于常规工艺，其中COD降幅达26.5%。这得益于酶促反应的高特异性，大幅减少了乳化剂等化学添加剂的使用。

【结论】
该研究证实Bacillus toyonensis脂肪酶可替代传统溶剂实现高效脱脂，其优势体现在三方面：一是通过RSM精准控制使酶活接近理论最大值；二是显著提升皮革物理性能，特别是热稳定性指标；三是大幅降低废水污染负荷。研究为皮革工业绿色转型提供了可量化的技术路径，其建模方法也可推广至其他酶催化工艺优化。

值得注意的是，这是首项系统评估细菌脂肪酶在绵羊皮脱脂中综合效益的研究，其建立的参数模型具有重要工业参考价值。未来研究可进一步探索酶固定化技术，以降低生产成本。该成果对实现联合国可持续发展目标(SDG)中的负责任消费与生产具有积极意义。