发布日期：2021-07-12 来历：《中国科学报》

本年以来，海内造纸原质料价格年夜幅上涨，与造纸配套的化工物料成本以至翻了一番。而废纸作为一种持久被轻忽的资源，怎样高效哄骗以创举更年夜价值，成为亟待解决的社会问题。

近日，中国科学院近代物理研究所研究员王曙阳团队颠末十余年攻关����APP，于哄骗废纸发酵出产纤维素酶研究方面取患上新进展。相干结果揭晓在《清洁出产杂志》。

“废纸具备价格低廉、孕育发生量年夜、来历广泛、易获取的长处，用废纸做碳源的成本只要微晶纤维素碳源的1/10摆布，不只可以有用降低纤维素酶发酵成本，还能实现废纸资源的高值化哄骗。”王曙阳于接管《中国科学报》采访时说。

亟待寻觅重价碳源

纤维素酶是继淀粉酶以及卵白酶以后的全世界第三年夜工业用酶制剂，于生物能源、食物、造纸、纺织洗涤、医药等范畴有广泛运用。然而，昂扬的发酵成本成为其财产化门路上的“拦路虎”。

一样，纤维素酶发酵成本昂扬的问题也存于在青贮菌剂的出产历程中。

2008年，王曙阳团队于研究甜高粱青贮菌剂时发明，甜高粱饲草中性洗涤纤维含量比力高，这影响了甜高粱青贮饲料的可口性以及养分身分的消化接收。该团队发明，假如插手必然比例的高活性纤维素酶，就能够于青贮历程中降低甜高粱青贮饲猜中不容易消化接收的纤维含量。

纤维素酶系是一种底物引诱性酶类，需要于纤维素酶发酵造就中插手纤维素类碳源，才气引诱纤维素酶卵白的年夜量合身分泌。今朝，发酵出产纤维素酶所用碳源通常是微晶纤维素或者农作物秸秆等商品。

开初，该团队使用的引诱性纤维素类碳源是采办的商品试剂微晶纤维素，但试验发明，虽然其引诱发酵产酶效果较好，但发酵出产成真相对于较高。

随后，他们又选用了研究较多的农作物秸秆烧毁物，包孕玉米秸秆、玉米芯、甜高粱秸秆以及甜高粱榨汁后的渣等，但发酵产酶效果均不睬想。为此，他们又将碱处置惩罚后的秸秆作为碳源举行发酵产酶，虽然发酵效果有了必然好转，但碱处置惩罚历程繁琐、成本高，反而增长了纤维素酶的出产成本。

经由过程前期的研究，王曙阳发明，无论使用商品微晶纤维素照旧农作物秸秆作为发酵碳源，纤维素酶的发酵出产成本都比力高，“必需寻觅到新的最适且重价的碳源品种”。

跟着情况污染以及生态问题日趋凸显，王曙阳最先思索，废纸不只价格低廉，另有含量较高的纤维素身分，或许可以用作发酵碳源引诱纤维素酶的合身分泌。

带着如许的灵感，她领导团队一头钻进了“废纸”里。

“褴褛儿”废纸成“主角”

废纸有许多品种，研究职员起首要做的是从浩繁废纸品种中找到发酵效果最佳的。他们前后拔取了办公废纸、餐巾废纸、杂志纸以及硬纸板纸4类，成果发明，硬纸板纸于4种废纸碳源发酵中产酶效果最佳。

“经由过程4种废纸的布局表征，咱们发明硬纸板纸外貌纤维束疏松开裂且粗拙，而且X衍射阐发中只要硬纸板纸检测到碳酸钙身分。是以，咱们猜度硬纸板纸的这类身分构成以及布局特征较其他类型废纸更合适发酵产酶。”于接管《中国科学报》采访时，中国科学院近代物理研究所特聘研究助理董妙音说。

为了进一步提高产酶效果，研究职员又有了新的设法——麸皮作为农业加工副产品，含有必然量可溶性纤维寡糖，这类身分可以或许有用引诱纤维素酶以及半纤维素酶的排泄，假如与硬纸板纸一路作为混淆碳源，或许能提多发酵产酶程度。

试验证实他们的假想是对于的。当把硬纸板纸与麸皮作为混淆碳源混淆发酵后，β—葡萄糖苷酶活最高可达0.80 IU/mL，比硬纸板纸单一碳源酶活提高了56.86%；外切葡聚糖酶活、滤纸酶活以及木聚糖酶活（Xyl）也有了必然的提高，此中Xyl到达399.74 IU/mL，较微晶纤维素碳源发酵酶活提高了16.51%。

使用废纸作为碳源举行纤维素酶出产，除了了能得到优秀的发酵效率，出产成本也只要微晶纤维素碳源的1/10摆布。不只云云，整个历程无预处置惩罚副产品孕育发生，操作简朴，绿色无污染。

“假如以农作物秸秆作为发酵碳源，正常需要必然的预处置惩罚，这个历程中使用的强酸强碱不只腐化装备，还污染情况。此外，预处置惩罚历程还会孕育发生糠醛、乙酸及酚类化合物等按捺微生物发酵的副产品，对于纤维素酶出产菌株生长以及产酶历程孕育发生倒霉影响。”董妙音告诉记者。

特点研究助一臂之力

于王曙阳看来，整个研究事情能取患上使人欣喜的发酵效果，缘在中国科学院近代物理研究所有着近40年汗青的特点研究标的目的——重离子束辐照诱变育种。

此项研究中使用的长枝木霉LC-M4产酶发酵菌株，恰是颠末重离子束诱变选育的高产纤维素酶突变菌株，具备可以或许同时表达排泄纤维素酶以及半纤维素酶系的优质性状，可于纤维素类碳源引诱下同时举行纤维素酶以及半纤维素酶的发酵出产。

“因为纤维素酶合身分泌具备多组分协同表达及繁杂的代谢调控收集特征，产酶丝状真菌遗传配景不清晰，使患上重离子束辐照诱变于产酶菌株的育种事情中具备较着的优胜性。”王曙阳告诉记者。

现实上，于这项漫长的研究历程中，除了了需要霸占技能难题，还需要降服职员紧缺以及经费紧张等坚苦。

“轮回经济的投资很年夜，与企业对于接转化也需要许多资金投入，于最坚苦的时辰，咱们也曾经夷由是否应该换个标的目的，但想到这项研究对于整个生态情况以及轮回经济具备主要意思，照旧顶住压力对峙下来了。”王曙阳回忆时感触道。

接下来，该团队将进一步驯化发酵出产菌株，提高其于废纸碳源发酵中的出产效率以及程度，进一步优化发酵系统以及前提。此外还将与纤维素酶出产企业以及废纸收受接管企业举行深切交流以及互助，充实相识企业今朝的需乞降坚苦，举行现有废纸产纤维素酶工艺优化，尽快促成研究结果的转化与运用。

义务编纂：宋清