基于自水解与双酶协同作用从玉米 husk 中可持续提取阿魏酸和对香豆酸及其工艺优化研究

本研究创新性地开发了一种结合自水解（autohydrolysis）与双酶（重组木聚糖酶McXyn0243和突变型阿魏酸酯酶BpFae03105G123A）协同处理玉米 husk 的新工艺，显著提高了阿魏酸（FA）和对香豆酸（pCA）的提取效率。在最优条件下，FA 产量达 4.84 g/kg（提高1.6倍），pCA 产量达 5.44 g/kg（提高1.7倍），并同步产出低聚木糖（XOS）109.7 mg/g。该策略为农业副产物的高值化、绿色资源转化提供了有效路径。

　　

Highlight

通过自水解与双酶协同处理工艺，本研究成功实现从玉米 husk 中高效提取阿魏酸（FA）和对香豆酸（pCA），并同步产出低聚木糖（XOS），为农业废弃物的资源化利用提供了绿色、高效的解决方案。

Materials

重组菌株 pGEX-4?T-1-BpFae03105^G123A 为本实验室通过定点突变（G123A）改造自来源于 Burkholderia pyrrocinia 的阿魏酸酯酶（FAE）BpFae03105 所得；木聚糖酶 McXyn0243 的基因来源于 Malbranchea cinnamomea，同样由本实验室通过异源表达系统构建并保存。玉米 husk 采购自本地市场。

Determination of corn husk components

实验分析表明，玉米 husk 的主要组分为：纤维素（33.61%）、半纤维素（30.39%）、木质素（16.69%）及灰分（4.58%），该组成与既往研究基本一致。需注意的是，玉米 husk 的实际组成可能因品种、产地和存储条件等因素存在一定差异。

Conclusions

本研究成功优化了自水解与阿魏酸酯酶 BpFae03105^G123A 和木聚糖酶 McXyn0243 协同处理玉米 husk 的工艺条件。该策略不仅实现了阿魏酸（FA）的高效提取，还同步获得了高得率的对香豆酸（pCA）和低聚木糖（XOS）。具体而言，最优自水解条件为：玉米 husk 粒径 20–40 目，在 158.7?°C 下处理 41?分钟，固液比 1:23.6；酶解最优条件为：47.2?°C、pH?5.5、120?rpm 反应 2.57?小时，添加 BpFae03105^G123A（0.67?U/mL）、McXyn0243（6.7?U/mL）及 Triton X-100（1?g/L）。在此条件下，FA 产量提高至 54.0%（相当于 4.84?g/kg 玉米 husk），较原工艺提升 1.6 倍；pCA 产量达 40%（5.44?g/kg），提升 1.7 倍；同时产出 XOS 109.7?mg/g。本研究为玉米 husk 的高值化利用及农业废弃物的绿色生物精炼提供了可靠的理论依据与技术路径。