利用固定化脂肪酶催化香茅精油合成具有植物保护潜力的萜烯酯：一种可持续农业生物农药的开发路径

【编辑推荐】本研究创新性地将南极假丝酵母脂肪酶B（CALB）固定在磁性腰果苹果渣木质素（Lig-MNPs）上，高效催化香茅油（含40.32%香茅醛、26.77%香叶醇）酯化反应，酯化率达96%以上。所得香茅醇丁酸酯和香叶醇丁酸酯对禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）的IC50显著降低，在43372 μg/mL浓度下使菜豆灰霉病（Botrytis cinerea）发生率降低87.5%，为绿色农药开发提供新策略。

　　

亮点

本研究通过创新性的酶催化技术，将香茅油（Cymbopogon winterianus）中的天然萜烯转化为高效抗真菌制剂，为可持续农业提供"绿色武器库"。

引言

面对化学农药的生态危害，源自植物精油（EOs）的生物农药因其广谱抗虫性、低环境风险和不易诱发抗药性等优势成为研究热点。香茅油作为富含单萜（如香茅醛40.32%、香叶醇26.77%）的天然资源，其酯化衍生物展现出更优异的生物活性。

材料与方法

采用腰果苹果渣木质素（CAB）磁性复合材料固定化南极假丝酵母脂肪酶B（CALB），建立"木质素-纳米酶反应器"。以香茅油与丁酸摩尔比1:1在50℃下反应24小时，通过GC-FID监测酯化进程。

结果

1. 1.

   固定化酶（Lig-MNPs_CALB）使香茅醇丁酸酯和香叶醇丁酸酯产率分别达96.1±0.6%和96.9±0.3%，较游离酶提升130%以上；

2. 2.

   生物催化剂连续使用5轮后仍保持80%以上活性；

3. 3.

   酯化产物对禾谷镰刀菌的半数抑制浓度（IC₅₀）较原料醇降低66.8%（香茅醇酯）和30.1%（香叶醇酯）；

4. 4.

   在菜豆灰霉病模型中，高浓度酯化油（43372 μg/mL）使病害发生率和严重度降低87.5%。

结论

该研究构建了"天然精油→酶法修饰→生物农药"的创新路径，木质素固定化酶技术不仅提升催化效率，更赋予废弃物（腰果渣）高附加值，为农业病害防控提供环境友好型解决方案。