近日，山东大学微生物技术国家重点实验室赵建教授团队在期刊《Carbohydrate Polymers》（IF: 10.723)上发表题为“Elucidating structure of pectin in ramie fiber to customize enzyme cocktail for high-efficiency enzymatic degumming”的研究论文。微生物技术国家重点实验室博士生王金城为论文第一作者，赵建教授为通讯作者，山东大学微生物技术国家重点实验室为第一完成单位和通讯作者单位。

苎麻是荨麻科苎麻属的一种多年生草本植物，从苎麻韧皮部提取的苎麻纤维可以作为纺织原料。苎麻在我国已有数千年的栽培和应用历史，现广泛应用于高档面料、家居装饰和医用包装等产品中。苎麻纤维的主要成分是来源于纤维细胞的纤维素，约占纤维干重的70%。此外，还含有果胶、半纤维素、木质素等非纤维素的成分，这些成分被称为胶质。在纺纱前，需要经过脱胶工序去除大部分胶质，提高纤维的纺织性能，这一过程被称为脱胶。苎麻脱胶是苎麻行业的关键工序，是核心技术所在。脱胶方法主要分为化学脱胶和生物脱胶。传统的化学脱胶采用氢氧化钠蒸煮处理来去除胶质，这会产生大量废水，造成严重的污染。相比之下，生物脱胶通过利用微生物分泌的酶来降解苎麻胶质，是一种绿色环保的技术。目前广泛研究的脱胶酶是果胶裂解酶(pectate lyase)和半纤维素酶(β-1,4-xylanase,β-1,4-mannanase)。其中，果胶裂解酶被认为是苎麻脱胶的关键酶，在胶质降解的过程中，果胶裂解酶首先降解位于胞间层的果胶，松弛细胞结构，使得纤维分散开，进而促进半纤维素酶的渗透，降解位于纤维表面的半纤维素。但目前仅采用生物酶处理后，苎麻纤维中的残胶率仍无法满足纺织工业的要求，需要进行进一步的碱处理才能达到标准。

果胶的有效降解是苎麻纤维脱胶的关键，同时也为半纤维素酶的作用扫除物理障碍。果胶是由半乳糖醛酸等十几种单糖组成的异质多糖，含多达二十种类型的糖苷键。因此，需要一个具有合理组成的降解酶系才能完成果胶的有效降解和脱除。但不同来源的果胶，其单糖组成和结构显示出不同的特征。虽然目前已有一些来源的果胶结构被阐明，但无法用于指导苎麻果胶降解酶的筛选，而采用传统的通过逐一筛选酶组分进而构建果胶降解酶系的方法耗时耗力。因此，非常有必要解析出苎麻果胶的分子结构，以便针对性地选择和设计酶系。

论文分别从果胶裂解酶脱胶前后的苎麻纤维中提取了果胶样品，综合利用HPLC、质谱等多类分析手段，对苎麻中果胶质和果胶裂解酶处理后苎麻中残余果胶质的单糖组成、糖苷键连接类型等进行了表征并进行了对比，进而基于苎麻果胶的结构特征，定制了包含果胶裂解酶（PelA和PelC）和鼠李半乳糖醛酸聚糖裂解酶（RhgW）的果胶降解酶系，并通过验证实验证明了该酶系的良好脱胶效果。该研究进一步丰富了人们对果胶质分子结构的认识，并为苎麻生物脱胶用酶系的设计提供了理论基础，也为其它韧皮纤维建立环境友好的生物脱胶方法提供了参考。

图1光学显微镜观察不同苎麻纤维形态。a:缓冲液处理；b:PelA处理；c: (PelA+PelC)处理；d: (PelA+PelC+RhgW)处理。

赵建教授团队长期从事木质纤维素的生物降解和生物转化、以及碱性/耐碱性酶类的研发及其应用。近年来在碱性果胶酶的高效表达及其应用方面取得了系列研究成果，相关成果已先后授权6项中国国家发明专利，并在Green Chemistry,Carbohydrate Polymers,Process Biochemistry等多家期刊上发表了研究论文。本次发表的研究成果，是该团队在果胶酶研究方面的又一进展。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2023.120954