近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所肉品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在硫酸軟骨素定向酶解改性研究中取得重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果發(fā)表于《Journal of Cleaner Production》（JCR一區(qū)，IF:10.0）。加工所武瑞赟助理研究員為論文第一作者，王振宇研究員與中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)尚楠副教授為共同通訊作者。研究獲國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2021YFD1600205）和北京市漁業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（BAIC07-2024-13）的資助。
肉類加工過(guò)程中，大量含硫酸軟骨素等糖胺聚糖的骨副產(chǎn)物和廢水被排放，不僅造成化學(xué)需氧量（COD）和生化需氧量（BOD）升高，也導(dǎo)致生物資源的浪費(fèi)。
為解決以上問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)從環(huán)境樣本中篩選出具有糖胺聚糖降解能力的假節(jié)桿菌（Pseudarthrobacter sp. PL-410），并構(gòu)建出高效、環(huán)境友好的裂解酶（Ps_Chase）。研究系統(tǒng)解析了其分子機(jī)制并完成工藝驗(yàn)證。結(jié)果顯示，Ps_Chase對(duì)硫酸軟骨素的酶解比活力較商業(yè)化酶提升50%，可高效裂解硫酸軟骨素并生成低聚糖。通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)與量子/分子力學(xué)聯(lián)合分析，發(fā)現(xiàn)該酶依賴H271、R334、Y280等關(guān)鍵殘基，通過(guò)“兩步質(zhì)子轉(zhuǎn)移”機(jī)制實(shí)現(xiàn)β-消除反應(yīng)，從而高效切斷糖苷鍵。中試試驗(yàn)進(jìn)一步表明，經(jīng)Ps_Chase處理后，廢水BOD/COD指標(biāo)降低40%，實(shí)現(xiàn)了污染物減排與資源回收的協(xié)同增效。
該研究首次系統(tǒng)闡明了假節(jié)桿菌來(lái)源軟骨素裂解酶在畜禽加工副產(chǎn)物資源化利用中的作用機(jī)理，形成了“環(huán)境微生物挖掘—合成生物學(xué)優(yōu)化—酶學(xué)機(jī)制解析—清潔生產(chǎn)應(yīng)用驗(yàn)證”的一體化技術(shù)路徑，為畜禽副產(chǎn)物的高值化利用提供方案。
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2025.146834
