新型麦芽糖酸生产菌株Aspergillus awamori MH2的发现：生产优化与应用研究

研究人员针对生物基化学品绿色生产需求，首次利用Aspergillus awamori MH2作为新型麦芽糖酸(MBA)生产菌株，通过Plackett-Burman和Central Composite两阶段统计优化设计，结合农业废弃物添加策略，使MBA产量提升2.41倍，并证实其具有86%的DPPH自由基清除活性，为食品医药领域提供了新型功能性添加剂。

　　

在追求可持续发展的时代背景下，生物基化学品的绿色制造技术成为研究热点。麦芽糖酸(Maltobionic acid, MBA)作为一种由麦芽糖氧化获得的醛糖二酸，因其独特的抗氧化、金属螯合、高水溶性等特性，在食品、医药和化妆品领域展现出巨大应用潜力。然而传统化学合成法需要高温高压条件，而微生物转化法又面临产量低、菌株资源有限等问题。特别是关于真菌合成MBA的研究几乎空白，这严重制约了该高附加值产品的产业化进程。

针对这一技术瓶颈，埃及国家研究中心化学与微生物产物系的研究团队在《Microbial Cell Factories》发表突破性研究。他们首次发现Aspergillus awamori MH2具有将麦芽糖转化为MBA的能力，通过多阶段统计优化和农业废弃物利用策略，成功将产量提升至366.81 mg/100 ml，并系统验证了产物的生物活性。

研究采用了两大关键技术：1) 通过Plackett-Burman设计从11个营养/环境参数中筛选出关键影响因素；2) 采用Central Composite设计对温度、转速、KH₂PO₄浓度和培养时间进行定量优化。所有实验均通过薄层色谱(TLC)和EDTA滴定法进行产物验证，并采用DPPH法测定抗氧化活性。

研究结果

新型生产菌株筛选

从5株测试真菌中筛选出A. awamori MH2和Penicillium chrysogenum两个MBA生产者，前者在6天培养后产量达152.34 mg/100 ml，显著高于文献报道的Pseudomonas菌株。

Plackett-Burman设计优化

通过12组实验发现KH₂PO₄、FeSO₄·7H₂O和温度(35°C)具有显著正向影响，而K₂HPO₄和pH呈负相关。模型确定系数R²达0.9915，使产量提升1.37倍至208.41 mg/100 ml。

Central Composite设计精修

对4个关键参数进行30组实验验证，发现37.5°C、125 rpm、1.0 g/l KH₂PO₄和9.5天为最优组合，产量达250.44 mg/100 ml，较初始条件提高1.64倍。

农业废弃物增效

添加玉米芯(CC)和洋蓟叶(AL)分别使产量飙升至366.81和300.12 mg/100 ml，推测与其中多糖成分促进真菌代谢有关。

生物活性验证

产物显示86%的DPPH自由基清除率，证实其作为天然抗氧化剂的潜力。

这项研究开创性地拓展了真菌在MBA生物合成中的应用，建立的统计优化模型为工业化生产提供了可靠方案。特别是利用农业废弃物的策略，既降低了成本又实现了资源循环利用。研究成果为开发新型食品添加剂、矿物吸收促进剂和抗氧化剂提供了新思路，对推动绿色生物制造产业发展具有重要意义。该团队建议未来可进一步研究MBA在钙镁吸收促进、肠道环境改善等领域的应用机制。