生命科学与医药学院徐向群教授课题组在木质纤维素生物质的微生物降解转化利用方面取得新进展。2024年5月1日在SCI中科院一区Top(Food Chemistry, IF:8.8)发表题为“How lignocellulose degradation can promote the quality and function of dietary fiber from bamboo shoot residue byInonotus obliquusfermentation”的研究论文。这是徐向群课题组发表的第十几篇SCI中科院一区Top论文。浙江理工大学和浙江理工大学绍兴生物医药研究院有限公司为完成单位,徐向群为通讯作者,硕士研究生方礼想为第一作者。
“食笋肥胜肉,胸吞千亩宽”,“锦箨初开玉色鲜,烹苞菹脯尽称贤”,然而在竹笋加工业中,大量笋粗老基部(笋头)成为残留物(bamboo shoot residue)被废弃,不但浪费资源还造成环境负担,如何让笋头(木质化程度高)变废为宝,该论文提出了解决方案,即通过桦褐孔菌发酵分泌木质纤维素降解酶高效绿色降解笋头木质纤维素,从而提高笋头水溶性膳食纤维的产量和品质。发酵笋头总膳食纤维提取物的水合能力、胆固醇吸附力、胆酸盐吸附力和亚硝酸盐吸附力均显著提高。发酵笋头膳食纤维理化性能和功能性能的增强归因于笋头化学成分的变化、表面孔隙率和裂纹的增加以及吸附基团的暴露。
经过近20年的研究,徐向群课题组从最初研究珍稀药食真菌桦褐孔菌(俗名白桦茸)的药效成分、发酵绿色生物合成,发现了桦褐孔菌在大健康领域和环境保护领域的巨大价值,从药用到环保的研究过程是非常有趣的开拓和收获。
徐向群课题组发现桦褐孔菌菌丝体培养周期短,培养条件易控制,能在短时间内得到多糖、多酚(黄酮)、三萜等功能成分,这不仅有利于自然珍稀资源的保护,同时还可以满足人们对珍稀药用真菌功效成分的需求。
为了进一步提高发酵功能成分的产量和活性,徐向群课题组从桦褐孔菌传奇一生中获得灵感:既然桦褐孔菌能靠它的白腐真菌特性,消化白桦树活立木细胞壁的木质纤维素,从而获得营养慢慢长大,那么如果改变桦褐孔菌的人工“偏食”饮食,让它回归自然“杂食”的状态,也许可以提高桦褐孔菌的生物合成能力,以及促进功能成分从胞内的释放?
研究印证了桦褐孔菌作为白腐真菌的一种,在液体深层发酵培养中能够有效降解木质纤维素,桦褐孔菌对五种农林废弃物的木质素、纤维素和半纤维素的降解率均达到50%以上,为解决生物预处理中脱木质素时间长的紧迫问题提供了一种新途径。2017年,结合木质纤维素降解的机理研究在SCI中科院一区Top(Bioresource Technology,IF:11.4)发表题为“Lignocellulose degradation patterns, structural changes, and enzyme secretion byInonotus obliquuson straw biomass under submerged fermentation”的论文,被引82次。
利用桦褐孔菌固体发酵农林废弃物生产酸性纤维素酶的工艺,设备投资少,后处理简单,基本无污染,成本低,生产的纤维素酶具有较好的pH耐受性和温度稳定性。2018年,在SCI中科院一区Top(Bioresource Technology,IF:11.4)发表题为“Solid state bioconversion of lignocellulosic residues byInonotus obliquusfor production of cellulolytic enzymes and saccharification”的论文,被引62次。
利用促进剂提高液体发酵桦褐孔菌对木质纤维素的降解,促进剂和木质纤维素的降解达到提高桦褐孔菌发酵多糖产量和活性的双重有益效果。2019年,在SCI中科院一区Top(Bioresource Biotechnology,IF:11.4)发表题为“Synergistic effects of surfactant-assisted biodegradation of wheat straw and production of polysaccharides byInonotus obliquusunder submerged fermentation”的论文,被引34次。
发现绿色氧化Fenton反应可以辅助桦褐孔菌选择性脱木质纤维素以提高农林废弃物的酶促糖化。2023年,在SCI中科院一区Top(Fuel, IF: 7.4)发表题为“Fenton-reaction-aid selective delignification of lignocellulose byInonotus obliquusto improve enzymatic saccharification”的论文,被引ESI6次。
2024年,26万字的学术专著《从树上到人间——菌中之王白桦茸》(著者:徐向群)即将由浙江科学技术出版社正式出版。