近日，湖北大学生科院、省部共建生物催化与酶工程国家重点实验室周晨博士后在国际食品领域知名期刊《Food Chemistry》发表了题为“Site-directed display of zearalenone lactonase on spilt-intein functionalized nanocarrier for green and efficient detoxification of zearalenone”的研究论文。周晨博士后和贺妮莎副教授为论文的共同第一作者，卢争辉副教授和北京化工大学生命学院张桂敏教授为共同通讯作者。
研究者通过生物仿生矿化方式制备断裂型内含肽功能化的有机-无机杂化纳米花载体，实现最快10秒将目的酶蛋白从破菌上清中特异性固定到纳米花载体上。该技术具有如下优点：1）酶固定化过程在常温下进行，且无需使用任何有机溶剂，绿色环保且不影响酶的活性；2）酶固定化在1分钟以内完成，避免酶活性损失；3）酶蛋白可从破菌上清中特异性固定到纳米载体上，无需蛋白纯化，成本低；4）酶蛋白通过N端氨基酸残基与纳米花基底蛋白形成肽键连接，即酶蛋白“展示”在纳米花载体表面，传质阻力小，不影响酶的催化反应，且固定化酶表现出优异的重复利用率。
断裂型内含肽功能化纳米花载体制备与酶固定化示意图
此后，研究者运用该技术固定化真菌毒素玉米赤霉烯酮水解酶ZHD518，发现固定化酶在所有测试温度下的活性均提高40-60 %，且固定化酶的作用pH范围大幅提高，在pH 3.0-11.0保留70 %以上活性，而游离酶在酸性条件下（pH＜7.0）相对活性不到50 %。固定化酶表现出很好的重复利用率，重复使用8次后残余活性大于70 %。
ZHD518游离酶与固定化酶的酶学性质
在应用测试中，ZHD518游离酶在啤酒样品中完成失活，而固定化酶实现了50 %的ZEN降解，并且固定化酶在食用油、饲料等样品中均具有很好的ZEN降解效果。
游离酶与固定化酶的应用效果评价
该研究报道的高特异性、快速（＜60s）和无需蛋白纯化的酶固定化方法，能够有效解决游离酶在应用环境中稳定性差、活性低和难以回收利用等不足，为生物催化剂的工业化应用起到了重要的助推作用。
论文链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38402766/
