《Food Bioscience》：Hydrophobically modified aminated lignin mesoporous carbon immobilized lipase: enzymatic characterization and interfacial biocatalytic synthesis of 1, 3-dioleoyl-2-palmitoylglycerol
编辑推荐：
•利用改性木质素介孔碳制备了一种新型固定化脂肪酶。•固定化脂肪酶在正己烷中保留了98.16%的活性，超过了游离脂肪酶的27.23%。•固定化脂肪酶在九次重复使用周期后仍保留了83.94%的相对活性。•分子模拟阐明了疏水表面对脂肪酶的激活作用。•固定化脂肪酶在OPO结构化脂质合
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利用改性木质素介孔碳制备了一种新型固定化脂肪酶。
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固定化脂肪酶在正己烷中保留了98.16%的活性，超过了游离脂肪酶的27.23%。
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固定化脂肪酶在九次重复使用周期后仍保留了83.94%的相对活性。
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分子模拟阐明了疏水表面对脂肪酶的激活作用。
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固定化脂肪酶在OPO结构化脂质合成中实现了38.91%的产率。
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本工作为木质素增值利用和脂质合成提供了一种绿色策略。
引言
人乳是新生儿最佳的营养来源，为婴幼儿提供全面的能量和营养素组合（Bakry等人，2021；Hokkanen等人，2022；Ismail等人，2021）。脂质占人乳的3%–5%，是婴儿的主要能量来源，在能量供给、必需脂肪酸提供以及脂溶性营养物质输送等方面发挥着关键作用（Cao等人，2022；Huang等人，2022；Huang等人，2023）。然而，当无法母乳喂养时，婴儿配方奶粉是重要的替代品。商用配方奶粉旨在模拟人乳的成分和结构。人乳脂肪的一个显著特征是棕榈酸（PA）主要位于甘油三酯的sn-2位置，而不饱和脂肪酸如油酸（OA）则主要分布在sn-1,3位置。这种独特的排列方式产生了关键的结构性甘油三酯，尤其是1,3-二油酰-2-棕榈酰甘油（OPO）（Tian等人，2023；M. Wang等人，2024；Yuan等人，2019；Zhang等人，2021）。因此，近年来针对OPO制备的研究大幅增加。核心挑战在于开发高效的脂质制造工艺，以达到与人乳中OPO的含量和分子构型水平的高度匹配。
目前，OPO结构化脂质的合成主要通过酶法实现。酶法合成结构化脂质的特点是反应条件温和、产物回收更容易，且更符合环保原则（Guo等人，2020）。OPO合成的主要酶法策略包括醇解法、酯交换法和酸解法。甘油三酯与乙醇的酶法醇解可生成富含棕榈酸的sn-2单甘酯，随后通过酯化反应以高收率和低副产物生成OPO。然而，所需的两步操作增加了工艺复杂性和成本。酶法酯交换会产生复杂的甘油三酯混合物，难以分离，从而限制了最终产率。相比之下，酶法酸解是将富含sn-2棕榈酰基的甘油三酯与游离脂肪酸反应，直接生成OPO。该方法在后处理分离方面具有明显优势，且规避了其他两种方法的主要缺陷，成为更具可行性和可放大性的工业规模化生产路线（Cui等人，2022；Wei等人，2024；Zhou等人，2022）。鉴于其在产物分离和工艺流程方面的优势，酶法酸解近年来受到了广泛关注，成为OPO合成的重点研究方向。
酶法酸解效益的实现从根本上取决于使用高效且稳定的酶。具有1,3-区域专一性的毛霉属（Rhizomucor miehei）脂肪酶（RML），因其高选择性、宽底物范围和优异的热稳定性而广泛应用于OPO合成（Wei等人，2020；J. Zhao等人，2022）。然而，脂肪酶通常面临热稳定性差和选择性不足等挑战，这可能导致反应收率低以及产物分布复杂不理想。此外，大多数富含sn-2棕榈酰基的甘油三酯具有较高的熔点，对所用脂肪酶的热稳定性提出了更高的要求（Gao等人，2020；Y. Wang等人，2024）。
为克服上述局限，固定化酶技术已成为提高脂肪酶稳定性并实现酶重复利用的可行策略。Wei等人报道了使用Lipozyme TL IM作为生物催化剂合成OPO，最终OPO含量为32.34%（Wei等人，2015）。Zhang等人通过将β-环糊精引入假丝酵母（Candida）sp. 99-125脂肪酶催化体系，提高了OPO产率，同时改善了酶的热稳定性（Zhang等人，2016）。Cai等人将脂肪酶共价固定化在功能化磁性二氧化硅微球上用于OPO合成，固定化酶在连续九次循环后仍保留了85%的初始活性（Cai等人，2019）。Ghide等人通过将RML固定化在磁性多壁碳纳米管（RML-mMWCNTs）上，报道了一种高效的OPO合成生物催化剂，产物中sn-2位置棕榈酸含量为93.46%，sn-1,3位置油酸掺入率为59.54%（Ghide等人，2022）。然而，大多数现有载体依赖不可再生资源，且合成过程复杂，与绿色化学原则相悖。因此，开发一种可再生、低成本且具有优异结构稳定性和可调节表面性质的载体仍是关键挑战。在此背景下，木质素基介孔碳因其天然丰富、成本低廉和表面化学性质可调而成为前景广阔的候选材料（Zhang等人，2023；Zhao等人，2025）。
基于我们之前的研究，发现相对亲水的载体表面会限制脂肪酶在非水体系中的界面激活（Ni等人，2025）。为解决这一问题，我们在氨基化木质素介孔碳上引入了疏水改性，为脂肪酶固定化创造更有利的微环境，通过疏水相互作用促进脂肪酶"盖子"的打开，从而暴露活性位点并提高催化效率（Liu等人，2025）。该生物催化剂被应用于三棕榈酸甘油酯（PPP）与油酸（OA）的酸解反应体系中合成OPO。通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对固定化酶的形貌结构和化学性质进行了系统表征。此外，比较了游离脂肪酶和固定化脂肪酶在不同pH、温度和有机溶剂条件下的活性特征，并评估了所制备生物催化剂的重复使用性和储存稳定性，从而从实验上阐明了该固定化策略在增强酶催化性能方面的有效性和内在机制。
各章节摘要
材料
毛霉脂肪酶（RML，≥20000 U/g）和对硝基苯基棕榈酸酯（p-NPP，98%）购自阿拉丁试剂（上海）有限公司。1,3-二油酰-2-棕榈酰甘油（OPO，99%）购自Sigma-Aldrich公司。木质素和三棕榈酸甘油酯（PPP，98%）购自上海源叶生物科技有限公司。正辛基三氯硅烷（≥97%）购自上海麦克林生化科技有限公司。Bradford蛋白测定试剂盒购自北京索莱宝科技有限公司。油酸
材料形貌、元素组成和疏水性分析
如图1（A–C）所示，AAL-MC、AAL-MC-C8和IM-AAL-MC-C8的SEM图像显示其具有由棒状、块状和球状结构组成的多级架构。该形貌提供了巨大的比表面积，有利于脂肪酶的多位点固定化（Li等人，2021）。重要的是，AAL-MC-C8在酶固定化后仍保持结构完整性，表明载体材料在固定化过程中具有优异的结构稳定性。补充
结论
本研究通过疏水改性氨基化木质素衍生介孔碳并固定化毛霉脂肪酶，成功构建了一种新型固定化脂肪酶体系。综合表征证实载体具有清晰的介孔结构、高比表面积和显著增强的疏水性，为脂肪酶固定化提供了有利的微环境。所得生物催化剂表现出优异的
CRediT作者贡献声明
邹宾（Bin Zou）：写作——审阅与编辑、监督、资源、方法论、调查、概念化。黄茹冰（Rubing Huang）：写作——审阅与编辑、资源、调查。倪星（Xing Ni）：写作——审阅与编辑、写作——初稿撰写、验证、方法论、调查、形式分析、概念化。钱恩琦（Enqi Qian）：写作——审阅与编辑、资源、调查。夏佼佼（Jiaojiao Xia）：写作——审阅与编辑、资源、方法论、调查、概念化。涂金兰（Jinlan Tu）：写作
未引用参考文献
Li等人，2026；Li等人，2026。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
利益冲突声明
? 作者声明不存在任何可能影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究得到国家自然科学基金（编号：22178153）、国家重点研发计划（编号：2021YFC2103800）、江苏省高校优势学科建设工程和江苏大学第24批本科研究项目（Y24A044）的资助。
Jiaojiao Xia|Jinlan Tu|Enqi Qian|Xing Ni|Rubing Huang|Bin Zou
