明斯特大学发现厌氧细菌降解氯甲烷新酶系统 为含卤废气生物处理提供新路径

B910化工消息：6月6日消息，德国明斯特大学生物学家Julia Kurth教授领导的研究团队在Nature Communications期刊上发表研究，报告了一种此前未知的氯甲烷解毒酶系统。这一发现为化学工业处理含卤有机废气提供了全新的生物催化方案。

氯甲烷是一种对人类有毒、同时会消耗臭氧层的气态卤代化合物。它主要来源于煤炭、生物质等原料的燃烧过程，藻类、植物和真菌等自然源也会释放氯甲烷。研究团队在厌氧细菌Acetobacterium dehalogenans中发现了一套全新的酶系统——Cdm系统，能够在无氧环境下降解氯甲烷。

从化学机制上看，Cdm系统通过移除氯甲烷甲基基团上的氯离子（Cl⁻）来实现解毒，同时将甲基基团作为细菌的碳源和能源加以利用。这一机制与已知的其他甲基转移酶系统存在显著差异，属于一种全新的生物催化路径。

结构分析揭示，在Acetobacterium dehalogenans中，氯甲烷通过一套独特的分子隧道系统被引导至酶的活性中心，在那里完成甲基转移反应。研究团队利用紫外-可见光谱表征了酶系统的物理性质，并使用X射线晶体学确定了酶的原子级结构和组成，为理解其催化机制提供了精确的结构基础。

从产业应用角度看，这一发现具有多重意义。首先，化工行业可以利用该酶系统选择性降解卤代化合物，为含卤废气的生物处理提供新的技术路径。目前，化学工业处理含卤废气主要依赖热氧化和催化分解等物理化学方法，能耗高且成本较大。Cdm系统的发现为开发基于生物催化的低温低压卤代化合物降解工艺提供了理论基础。

其次，研究发现编码该酶系统的基因广泛存在于多种细菌中——包括人体肠道菌群和海底沉积物细菌——表明氯甲烷的自然降解途径比此前认知的更为普遍。Kurth教授指出，通过鉴定这些酶和基因，研究者可以预测哪些厌氧微生物同样具备降解氯甲烷的能力及其分布范围。

氯甲烷作为臭氧层消耗物质，其全球循环模型的精确化将有助于改善气候变化预测。该发现也为受氯代烃类污染的土壤和地下水的厌氧生物修复提供了新的理论依据——在缺乏氧气的环境中，具备Cdm系统的微生物可直接分解氯甲烷等卤代污染物。

该研究由明斯特大学主导，法国斯特拉斯堡大学和格勒诺布尔大学、德国马尔堡大学以及马克斯·普朗克陆地微生物研究所参与合作。论文信息：Jasmin Bernhardt et al, Nature Communications (2026), DOI: 10.1038/s41467-026-73764-z。 （来源：Phys.org）