我院教师团队在森林真菌资源利用方面取得系列研究进展

森林真菌在维持生态系统的健康与稳定方面具有重要的生态功能，森林食药用真菌作为重要的生物资源，对于构建多元化食物供给体系，践行大食物观，维护人民生命健康具有重要意义。此外，森林真菌因其产生的生物酶，具有将复杂化合物或环境污染物转化为小分子的低毒或无毒物质的高效降解能力，使其在环境污染治理、低碳功能材料制备等绿色发展领域具有广阔的应用前景。

我院崔宝凯和司静教授团队及合作者近期在森林真菌的资源利用研究方面取得了系列进展，相关研究成果发表在Chemical Engineering Journal（中科院一区Top，IF=13.2）、ACS Sustainable Chemistry & Engineering（中科院一区Top，IF=7.3）期刊。

随着现代工业发展，酚类化合物广泛存在于冶金、农药和染料制造、化学有机合成和制药等工业排放的废水中，这些物质具有高生物毒性和致病性等特点，对生态环境和生物体健康造成极大干扰。森林真菌能产生高效漆酶，固定化的漆酶能有效去除酚类化合物，且不产生其他有毒副产物，被看作是一种绿色环保的催化剂。然而，在实际应用中，选择合适的载体材料用于漆酶固定化有效提高其稳定性和生物去除能力仍是挑战。研究团队从森林真菌灵芝Ganoderma lingzhi中成功分离纯化得到游离漆酶Gllacc-II，通过静电纺丝工艺制备了Fe3O4磁性聚苯胺壳聚糖纳米纤维复合粒子Fe3O4@PANI-Chit，以戊二醛为交联剂制备出固定化漆酶Fe3O4@PANI-Chit-Gllacc-II。与游离漆酶相比，固定化漆酶Fe3O4@PANI-Chit-Gllacc-II表现出更强的稳定性和对苯酚、4-氯苯酚、2,4-二氯苯酚、2,4,6-三氯苯酚等酚类化合物更高的去除效率。该固定化漆酶具有良好的贮藏稳定性和重复利用性，在贮藏30天和循环使用14次之后活性仍能保留66.59%和60.01%，可降低催化体系运行成本，在工业和环境修复方面具有应用潜力。

图1 灵芝漆酶Gllacc-II的纯化、固定化及其对酚类化合物的生物去除

图2 固定化灵芝漆酶的贮藏稳定性和重复利用性

相关研究结果以“A green biocatalyst fabricated by fungal laccase immobilized onto Fe3O4@polyaniline-chitosan nanofibrous composites for the removal of phenolic compounds”为题，2025年发表在一区Top期刊Chemical Engineering Journal（IF=13.2）。博士生王豪为第一作者，司静和崔宝凯教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、北京市科技新星计划、国家重点研发计划和北京林业大学中央高校优秀青年团队项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.160486

传统发光材料往往依赖金属配合物或高分子聚合物，存在成本高、降解难等问题，尤其在信息加密、防伪标识等领域，对长寿命、多色发光的材料需求迫切，但现有技术难以兼顾性能与环保。真菌菌丝体因天然多孔纤维网络及羟基富集特性，可成为兼具高性能与绿色可持续性的潜在发光材料基质。研究团队与我校材料学院吕保中等人合作，通过仿生真菌生物发光机制，以森林真菌的绒毛栓孔菌Trametes pubescens菌丝体（MTP）为基质，设计开发了一种既高效又环境友好的温室磷光（RTP）材料。将芳基硼酸有机发色团锚定在绒毛栓孔菌菌丝体多糖的刚性网络环境中形成稳定的B−O共价键，不仅固定了发光分子，还抑制了能量损耗，显著提升了磷光性能，实现了菌丝体材料磷光寿命达1.97 s，余晖持续11 s；通过调整发色团的共轭程度，绒毛栓孔菌室温磷光菌丝体材料RTP MTPs余晖颜色可从蓝色调至绿色、红色；该菌丝体材料具备激发波长依赖的多色余晖特性，适用于复杂信息加密；与传统的室温磷光材料不同，RTP MTPs可在土壤中自然降解，甚至提升土壤肥力，具有较好的环保特性和开发潜力。

图3 绒毛栓孔菌室温磷光菌丝体材料RTP MTPs制备示意图

图4 全色可调RTP MTPs的自然降解性和应用

相关研究结果以“Bioluminescent fungi-inspired room temperature phosphorescence mycelia”为题，2025年发表在一区Top期刊Chemical Engineering Journal（IF=13.2）。保护学院博士生李欣为第一作者，材料学院吕保中副教授、保护学院司静和崔宝凯教授为通讯作者。该研究得到了北京市科技新星计划、国家自然科学基金和北京林业大学中央高校优秀青年团队项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.164638

建筑和物流行业越来越依赖轻质的隔热材料，然而传统基于石油基的解决方案如发泡聚苯乙烯（EPS）等却存在双重问题：环境污染持久性以及不可持续资源使用。这些紧迫的问题凸显了对可再生、环境友好型隔热替代品的迫切需求。由于森林真菌的菌丝体富含天然多糖，具备可生物降解性、可再生性和出色的机械性能，能够作为基质形成复合材料用于包装和建筑等领域，成为石油衍生产品的一种有前景的替代选择。研究团队利用森林真菌的绒毛栓孔菌Trametes pubescens菌丝体接种物作为天然胶黏剂，在不破坏木质纤维基质结构的前提下，提出了一种制备混合菌丝体复合材料（MTP-BW）的新方法。这一策略将菌丝体接种物与林木生物质混合后一步完成干燥和成型，在此过程中菌丝体的水溶性成分（如多糖和蛋白质）充当粘附因子，在生物质界面内形成致密的交联网络。与需要真菌在木质纤维材料上定植至少10天的传统培养菌丝体复合材料（MTP@BW）相比，MTP-BW在保留基质结构的同时，简化了制备流程，明显缩短了生产时间，适合工业化生产，且兼具高孔隙率、密度低、机械性能强、热性能好、吸音能力突出，抗压强度为0.48 MPa，缓冲系数为4.7，能量吸收率为46 kJ m−3，导热系数为0.055 W m−1 K−1，在建筑和包装领域有着一定的应用潜力。

图5 (A)混合菌丝体复合材料(MTP-BW)和培养菌丝复合材料(MTP@BW)的构建。MTP-BW和MTP@BW表面的(B−C)宏观和(D−E)微观形态

图6 (A) EPS、BW、MTP@BW和MTP-BW的导热系数。柱状图上方不同大写字母表示不同样本间差异极显著(P<0.01)。(B) BW、MTP@BW和MTP-BW与报道的可持续保温建筑材料的导热系数与密度之间的关系

相关研究结果以“Novel fabrication strategy of fungal mycelium-based composite insulating materials to substitute for expanded polystyrene”为题，2025年在线发表在一区Top期刊ACS Sustainable Chemistry & Engineering（IF=7.3）。博士生李欣为第一作者，司静和崔宝凯教授为通讯作者。该研究得到了北京市科技新星计划、国家自然科学基金和北京林业大学中央高校优秀青年团队项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.5c03875

作者：司静

审核：张振明