用Thermomyces lanuginosus处理的火麻渣中生物聚合物和脂类的核磁共振表征

把收获剩余物变成隐秘的宝藏

在世界各地，一旦提取了油或谷物，农民和食品生产者会留下大量植物残余。火麻油的生产也不例外：它会产生一种称为火麻渣的纤维副产物，通常被视为低价值废弃物或动物饲料。本研究探讨了一种嗜热真菌如何像微观精炼厂一样作用，重新构造火麻渣中的分子，从而产生对燃料、材料和肥料更有用的成分。研究人员利用一种强大的分析方法——核磁共振（NMR），详细观察了该真菌如何改造被囊封在这一被低估资源中的油类、植物纤维和含磷化合物。

更仔细地观察火麻被遗忘的部分

火麻渣远不只是干燥的剩余植物物质。它富含结构性植物纤维——纤维素、半纤维素和木质素——以及出人意料的高含量油类和含磷化合物。这些成分有价值，但在一种复杂且难以加工的混合物中紧密结合，被称为木质纤维素生物质。这种复杂性使得材料耐降解并难以升级为高附加值产品。作者旨在观察一种嗜热真菌Thermomyces lanuginosus在潮湿火麻渣上以固态发酵生长时，是否能够温和但有效地重排其内部化学结构，使生物质在工业用途上更具多功能性。

真菌作为天然油类处理者

团队首先跟踪了在真菌生长4、7和10天期间油相发生的变化。利用质子NMR，他们发现真菌持续消耗复杂储脂——单、二、三酰甘油——同时增加了游离甘油的含量并保持了丰富的不饱和脂肪酸池。10天后，甘油显著上升，约占脂质组分的三分之一，而某些多不饱和脂肪酸（如亚油酸和亚麻酸）被部分转化。火麻渣中的油类被发现异常富含单不饱和脂肪酸，这类脂肪酸在营养和燃料品质方面都很受青睐。实际上，真菌像一个生物加工厂一样，将大型脂肪分子裂解为更小、更有价值的成分，可供食品、化妆品、柴油和生物基塑料等行业利用。

重塑植物纤维并释放磷

除了油类，真菌还改造了固态的植物基质。固态NMR显示，木质素组分——植物细胞壁中坚韧的木质胶——随时间获得了更多的羰基和羧基。这些变化可以使木质素更具反应性，更适合作为分散剂、高分子或甚至建筑材料中沥青替代品的构件。在纤维素中，信号表明残留的芳香类杂质（很可能是痕量木质素）减少，留下化学上更干净的多糖，这对造纸、纺织和化学衍生品具有吸引力。半纤维素显示出向更类似碳水化合物信号的转变以及甲氧基减少，表明真菌活性正在剥离木质素样的附着物并富集糖类主链。与此同时，对富磷提取物的分析显示，真菌将一部分有机磷形式（单酯）转化为更易利用的无机正磷酸盐，可能提高残渣作为植物营养来源的价值。

绿色生物精炼的新途径

总体而言，这些变化表明Thermomyces lanuginosus可以同时通过多种方式升级火麻渣：将油类简化为甘油和有用的脂肪酸，使木质素朝更具反应性的形式转变，净化纤维素和半纤维素，并将磷化学形态重塑为更易获取的养分。由于NMR使研究者能够以非破坏性且详尽的方式监测这些转化，他们能够将特定的分子变化与潜在的工业应用联系起来。对普通读者而言，关键的信息是看似低贱的加工废料，在合适的真菌帮助下，可以成为用于燃料、材料和肥料的多用途原料。这种温和的、生物驱动的精炼是新兴循环生物经济的重要组成部分，其中一个过程的剩余物成为下一个过程的原料。

引用: Vuković, J.P., Jednačak, T., Novak, P. et al. NMR characterisation of biopolymers and lipids from hemp pomace treated with Thermomyces lanuginosus. Sci Rep 16, 13345 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41682-1

关键词: 火麻渣, 固态发酵, 真菌生物精炼, 木质纤维素生物质, NMR谱学