海藻酸钠改性稻壳珠固定重组几丁质酶A高效脱色合成染料的研究

本研究针对纺织印染废水处理难题，创新性地将粘质沙雷菌重组几丁质酶A(SmChiA)固定于海藻酸钠(SA)改性稻壳珠(mRHP)载体，开发出高效稳定的生物催化剂。通过EDAC介导的共价固定技术，实现了96.45%的固定率，显著提升了酶的热稳定性(pH 4.5-6.5保持100%活性)和重复使用性(22次循环)。该体系对结晶紫(CV)、孔雀石绿(MG)等阳离子染料展现卓越脱色率(>98%)，FTIR和SEM-EDX证实染料降解机制，为工业废水处理提供了绿色解决方案。

　　

纺织工业每年排放数百万吨含合成染料的废水，这些有色污染物不仅视觉污染显著，更因其复杂的芳香结构和抗降解特性威胁生态系统健康。传统物理化学处理方法存在成本高、二次污染等问题，而游离酶的应用又面临回收困难、稳定性差的瓶颈。针对这一挑战，来自埃及国家研究中心的Shaimaa A. Nour团队创新性地将海洋微生物来源的重组几丁质酶与农业废弃物相结合，开发出兼具高效性和经济性的生物催化系统。

研究团队采用三种关键技术：1) 通过柠檬酸改性稻壳粉(mRHP)增加羧基活性位点；2) 使用1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺(EDAC)介导共价固定，将重组SmChiA固定在SA-mRHP珠上；3) 采用Box-Behnken设计(BBD)优化固定化条件。通过SEM观察载体表面形貌变化，FTIR验证酶成功固定，并系统评估了固定化酶的催化性能。

材料表征结果

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-1出现羧基特征峰，固定后该峰消失并出现1648 cm^-1酰胺键特征峰，证实共价固定成功'>

SEM显示固定化后载体表面粗糙度增加，形成明显的酶聚集体，比表面积提升有利于底物接触。

固定化优化

BBD实验确定最佳条件为：50% mRHP添加量、1.75 U/g酶载量、5小时固定时间，获得96.45%的固定效率，较初始方案提升54%。ANOVA分析显示时间因素对固定率影响极显著(P=0.0007)。

酶学特性

固定化酶最适pH从5.5偏移至6.0，但pH 4.5-6.5范围内保持完全活性120分钟。热稳定性显著提升，70°C下半衰期(T_1/2)达138分钟，比游离酶(103分钟)延长34%。动力学参数显示固定化酶V_max提升至4.32 U/mg/min，底物亲和力提高2.12-2.18倍。

染料脱除性能

在30°C、84小时条件下，1.31 U/0.75 g剂量对结晶紫(CV)和孔雀石绿(MG)脱色率分别达99.88%和98.54%。UV-Vis光谱显示染料特征吸收峰完全消失，EDX检测到染料特征元素(N、S)在载体表面富集，证实吸附-降解协同机制。

该研究首次证明几丁质酶在染料降解中的应用价值，通过农业废弃物载体与高效固定化技术的结合，解决了游离酶难以回收的产业化瓶颈。固定化系统在宽pH范围(4.5-7.0)和中等温度(30-40°C)下保持高效活性，特别适合纺织废水处理场景。研究为开发低成本、可持续的生物修复技术提供了新思路，发表于《Journal of Biological Engineering》的成果对推动绿色化学工业发展具有重要意义。