Bacillus paramycoides WSA产耐热碱性蛋白酶的优化及其在绿色洗涤剂工业中的应用研究

本期推荐：研究团队针对化学催化剂环境污染问题，通过响应面法(RSM)优化Bacillus paramycoides WSA菌株的耐热碱性蛋白酶生产。该酶在80℃保持75%活性，pH 12环境下保留89%活性，与商业洗涤剂兼容性测试显示活性提升138%，10 U/mL酶液联合0.7%洗涤剂可高效清除血渍。研究成果为绿色洗涤剂开发提供新型生物催化剂。

　　

在日化行业追求可持续发展的背景下，化学洗涤剂的环境污染问题日益凸显。传统洗涤剂中的蛋白酶常面临高温、强碱环境失活等问题，亟需开发兼具高效性与环境友好特性的新型酶制剂。沙特阿拉伯吉达大学的研究团队从极端环境中分离得到一株Bacillus paramycoides WSA，通过系统研究其产酶特性，为绿色洗涤剂工业提供了创新解决方案，相关成果发表于《Scientific Reports》。

研究采用响应面法(RSM)优化培养基组成，结合Box-Behnken实验设计评估胰蛋白胨、酵母提取物、NaCl浓度和初始OD值对产酶的影响。通过16S rRNA基因测序鉴定菌种，采用酪蛋白水解法定量蛋白酶活性，并系统评估了温度、pH、金属离子、抑制剂及商业洗涤剂对酶活性的影响。血渍清除实验采用图像分析法定量评估清洗效率。

菌种筛选与鉴定环节，研究人员从沙特Rabigh沿海盐沼分离85株细菌，通过明胶水解圈法筛选获得产酶活性最强的WSA菌株。16S rRNA基因分析显示该菌株与Bacillus paramycoides具有100%同源性。生长特性研究表明，该菌在45℃、pH 7、230 rpm条件下8小时即可达到产酶高峰。

通过响应面法优化发现，当培养基含12 g/L胰蛋白胨、10 g/L酵母提取物、10 g/L NaCl且初始OD₆₀₀为0.15时，蛋白酶产量达到1.346±0.060 U/mL。建立的二次模型R²达80.59%，验证实验显示预测值与实测值误差仅0.003 U/mL，证实模型可靠性。

酶学特性研究表明，该蛋白酶最适作用条件为45℃和pH 10，在80℃处理10分钟后仍保留75%活性，pH 12环境下1小时保持89%活性。值得注意的是，5 mM CaCl₂使酶活提升140%，0.5% SDS更使活性增至160%。与商业洗涤剂兼容性测试显示，1% Reem洗涤剂处理1小时后酶活提升至138%。

应用实验证实，10 U/mL蛋白酶与0.7%洗涤剂协同作用，45℃处理10分钟即可有效清除血渍，清洗效率达65.57%，显著优于单独使用洗涤剂的效果。图像分析显示酶处理组血渍颜色强度降低64.16%，而清水对照组仅降低14.07%。

该研究首次报道了Bacillus paramycoides来源的耐极端条件蛋白酶，其卓越的洗涤剂兼容性和血渍清除效能，为开发低温洗涤工艺提供了关键技术支撑。酶在强碱和高温条件下的稳定性，使其特别适合中东地区高温水质的洗涤需求。研究成果不仅推动绿色洗涤剂产业发展，也为极端环境微生物资源的工业化应用开辟了新途径。未来研究可进一步探索该酶的固定化技术和规模化生产工艺，加速其商业化进程。