探尋海世界 開(kāi)拓新津途

本刊記者 徐芳芳

探尋海世界 開(kāi)拓新津途

本刊記者 徐芳芳

牟海津 中國(guó)海洋大學(xué)教授。1996年于中國(guó)海洋大學(xué)海洋生物學(xué)專(zhuān)業(yè)碩士畢業(yè)后留校任教，1999年起師從著名海洋藥物學(xué)家管華詩(shī)院士攻讀博士，并于2003年6月獲得水產(chǎn)品加工與貯藏工程博士學(xué)位；2004年3月獲碩士生導(dǎo)師資格，2005年作為我國(guó)首批公派博士后人員赴英國(guó)Reading University進(jìn)行學(xué)術(shù)訪(fǎng)問(wèn)。中國(guó)微生物學(xué)會(huì)會(huì)員、中國(guó)水產(chǎn)學(xué)會(huì)資深會(huì)員、美國(guó)ASLO會(huì)員、中國(guó)農(nóng)學(xué)會(huì)理事會(huì)員。

從太空看我們生存的星球，是一片蔚藍(lán)，那是因?yàn)榈厍?1%的表面被海水覆蓋。千百年來(lái)，人們對(duì)她的探尋從未停止過(guò)，她就像一個(gè)巨大的寶庫(kù)，等著人們?nèi)ヌ綄?、去開(kāi)發(fā)、去應(yīng)用。

中國(guó)海洋大學(xué)就有這樣一位年輕學(xué)者，他潛心于海洋生物資源開(kāi)發(fā)與綜合利用，利用所學(xué)專(zhuān)業(yè)——應(yīng)用微生物學(xué)、水產(chǎn)品加工與貯藏工程——不斷創(chuàng)新，開(kāi)拓海洋生物質(zhì)能、海洋生物酶及海洋特征寡糖、噬菌體及其聚糖降解酶研究的新津途。他就是牟海津。

開(kāi)拓研究新津途

牟海津自從1996年取得中國(guó)海洋大學(xué)海洋生物學(xué)專(zhuān)業(yè)碩士學(xué)位后，就開(kāi)始了研究征程，他主持的省部級(jí)以上科研項(xiàng)目包括國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家科技支撐計(jì)劃子課題、山東省優(yōu)秀中青年科學(xué)家獎(jiǎng)勵(lì)基金、山東省科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目等，并以主要研究人員的身份參與山東省自主創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化重大專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家攀登計(jì)劃B、國(guó)家863計(jì)劃等多項(xiàng)課題的研究工作。在眾多科研領(lǐng)域中，牟海津?qū)⒅饕Ψ旁诹艘韵聨讉€(gè)方面：

海洋生物質(zhì)能

牟海津課題組依托于前期建立的海藻多糖高效降解酶系統(tǒng)，從海藻及其加工廢棄物中篩選出可用于生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)的最佳品種，確立了燃料乙醇生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)和工藝。目前在生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)方面，與美國(guó)Jackson State University建立了學(xué)術(shù)合作，將利用美方合作者在生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合該實(shí)驗(yàn)室的研究基礎(chǔ)和優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)海藻多糖向能源轉(zhuǎn)化的技術(shù)突破，為利用海藻及其加工廢棄物進(jìn)行乙醇燃料的工業(yè)化生產(chǎn)奠定良好的基礎(chǔ)，增強(qiáng)我國(guó)在海洋生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力。

利用海藻的糖類(lèi)物質(zhì)生產(chǎn)生物乙醇將會(huì)有以下幾方面的優(yōu)勢(shì)：(1)相比于農(nóng)作物具有更高的生產(chǎn)效率，養(yǎng)殖每公頃藻類(lèi)煉出的生物能源比同面積的農(nóng)產(chǎn)品多幾十倍甚至上百倍。(2)利用海藻生產(chǎn)生物乙醇可以避免出現(xiàn)能源與糧食作物爭(zhēng)奪生產(chǎn)資料。(3)海藻具有很強(qiáng)的溫室氣體吸收的潛能，利用海藻生產(chǎn)每1千萬(wàn)加侖乙醇的同時(shí)，可以吸收150萬(wàn)噸的CO2，是一種有效的減排途徑和清潔能源。(4)海藻中碳水化合物豐富，而且海藻細(xì)胞壁中的纖維素不像陸地植物纖維素那樣會(huì)形成微晶結(jié)構(gòu)，所以很容易被纖維素酶分解。(5)海藻中的木質(zhì)素含量極低，在海藻多糖的降解過(guò)程中可以省卻對(duì)木質(zhì)素的去除，避免了木質(zhì)素降解產(chǎn)物對(duì)后續(xù)發(fā)酵的抑制作用。(6)乙醇發(fā)酵后形成的廢棄物可以作為良好的有機(jī)肥料。(7)通過(guò)對(duì)海藻加工廢棄物和沿海低值海藻的利用，能夠有效解決沿海環(huán)境污染問(wèn)題。

牟海津(左二)2008年在韓國(guó)KIST參觀(guān)訪(fǎng)問(wèn)

海洋生物酶及海洋特征寡糖的研究

海洋生物酶的開(kāi)發(fā)與工程化研究：以海洋微生物為資源研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一系列海洋多糖降解酶，形成了包括褐藻膠裂合酶、瓊膠降解酶、卡拉膠降解酶在內(nèi)的系列酶制劑，此項(xiàng)工作為海洋生物寡糖的批量制備提供了有效的工具；利用所得酶制劑能夠制備出分子量均一、高純度、高收率的海藻寡糖素;利用低溫微生物發(fā)酵制備低溫堿性蛋白酶，并研究其洗滌劑中的應(yīng)用效果。

海洋特征寡糖的酶法制備與應(yīng)用：牟海津研究組利用自行研發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的海洋多糖降解酶，對(duì)褐藻膠、瓊膠、卡拉膠等海藻多糖進(jìn)行酶解，建立了較為成熟的海洋特征寡糖酶法批量制備技術(shù)，再輔以現(xiàn)代色譜分離技術(shù)，獲得了不同化學(xué)結(jié)構(gòu)、不同聚合度的系列寡糖單體，并運(yùn)用質(zhì)譜、核磁等現(xiàn)代分析方法測(cè)定其化學(xué)結(jié)構(gòu)。所形成的海洋生物寡糖在化學(xué)和生物學(xué)方面的信息數(shù)據(jù)，促進(jìn)了海洋寡糖庫(kù)的建設(shè)，為以海洋糖類(lèi)藥物開(kāi)發(fā)為制高點(diǎn)的海洋生物資源高值化開(kāi)發(fā)利用提供了物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)手段。并對(duì)海洋特征寡糖在抗氧化、抗病毒、抗腫瘤、細(xì)胞粘附抑制、植物促生長(zhǎng)和誘抗等方面的生物學(xué)活性進(jìn)行研究，促進(jìn)了海洋寡糖資源的活性開(kāi)發(fā)和合理應(yīng)用。

在過(guò)去的十年時(shí)間里，牟海津帶領(lǐng)課題組成員從海洋環(huán)境中分離篩選出一株具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的能夠產(chǎn)生高活性卡拉膠降解酶的海洋細(xì)菌MCA-2，對(duì)該酶的酶學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。由于該酶為內(nèi)切作用酶，在控制酶解時(shí)間和酶解條件的情況下，可以制備出特定聚合度的硫酸低聚糖片段，從而提高了目的活性片段制備的選擇性和產(chǎn)率。經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，菌株MCA-2的產(chǎn)酶能力表現(xiàn)出穩(wěn)定、高效、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，具有規(guī)?；a(chǎn)硫酸半乳低聚糖的潛力。課題組以海洋微生物產(chǎn)生的高效卡拉膠降解酶為工具，利用微生物酶降解和化學(xué)修飾相結(jié)合的技術(shù)，從海洋資源中篩選出具有顯著抗病毒活性的低聚糖。該項(xiàng)工作在一定程度上推動(dòng)了海洋新型酶制劑的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，在抗病毒先導(dǎo)化合物的研制與開(kāi)發(fā)方面提供技術(shù)支撐和理論指導(dǎo)。

噬菌體及其聚糖降解酶

噬菌體廣泛存在于自然界中。它作為指示微生物，在海洋污染監(jiān)測(cè)、赤潮消長(zhǎng)及其他海洋災(zāi)害預(yù)警中發(fā)揮一定的作用；利用噬菌體專(zhuān)一性地抑制或殺死有害微生物，從而改善養(yǎng)殖生態(tài)或保障食品安全，也成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。然而，對(duì)利用噬菌體所產(chǎn)聚糖降解酶為工具，以海洋細(xì)菌胞外多糖為原料進(jìn)行新型寡糖的批量制備，并進(jìn)而篩選具有特殊生理活性片段的研究，目前尚未得到有效開(kāi)展。

寡糖作為生理活性物質(zhì)和藥物先導(dǎo)化合物的開(kāi)發(fā)潛能雖然巨大，但是至今其重要作用還沒(méi)有得到充分體現(xiàn)，其發(fā)展緩慢的原因之一是新型寡糖的批量制備技術(shù)相對(duì)落后。噬菌體聚糖降解酶的作用專(zhuān)一性和應(yīng)用安全性的特點(diǎn)，再加上微生物胞外多糖易于制備和收集、來(lái)源豐富、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，決定了噬菌體聚糖降解酶可望成為新型功能寡糖制備的有效工具。

牟海津教授利用在英國(guó)博士后工作期間掌握的先進(jìn)技術(shù)和對(duì)國(guó)際前沿動(dòng)態(tài)的把握，在國(guó)家自然科學(xué)基金的資助下開(kāi)展噬菌體聚糖降解酶的研究，并以海洋細(xì)菌胞外多糖為原料制備具有新型化學(xué)結(jié)構(gòu)和特殊生物學(xué)活性的寡糖片段，從而為寡糖資源的開(kāi)發(fā)提供了新工具和新技術(shù)。

牟海津教授在研究領(lǐng)域刻苦鉆研，做出了很多有創(chuàng)新性的研究成果，開(kāi)拓了海洋生物質(zhì)能、海洋生物酶及海洋特征寡糖、噬菌體及其聚糖降解酶研究的新津途。期間，牟海津共發(fā)表論文54篇（其中SCI/EI 14篇），并獲得了許多獎(jiǎng)項(xiàng)：山東省普通高等學(xué)校省級(jí)優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)技術(shù)成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、山東省優(yōu)秀博士學(xué)位論文獎(jiǎng)、國(guó)家海洋局海洋創(chuàng)新成果二等獎(jiǎng)、山東省技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)、青島市科學(xué)技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)、中國(guó)海洋大學(xué)優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)教學(xué)及實(shí)驗(yàn)技術(shù)成果三等獎(jiǎng)、2008年中國(guó)海洋大學(xué)第十屆“天泰優(yōu)秀人才獎(jiǎng)”、2009年教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才等。

傳道授業(yè)解惑

除研究領(lǐng)域獲得的獎(jiǎng)項(xiàng)外，不得不提的是牟海津作為一名傳道授業(yè)解惑的教師，曾經(jīng)連續(xù)兩年（2008年、2009年）獲得“中國(guó)海洋大學(xué)優(yōu)秀教師”稱(chēng)號(hào)。在教學(xué)與人才培養(yǎng)方面，牟海津出色的完成了教師的任務(wù)：他先后主講本科生課程“微生物學(xué)（專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課）”、“代謝控制與發(fā)酵”、“微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”、“海洋微生物工程”；高職課程“食品微生物學(xué)”、“食品生物技術(shù)”；全日制碩士研究生課程“水產(chǎn)食品微生物學(xué)”；以及工程碩士和農(nóng)業(yè)推廣碩士課程“專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)”等。

在授課過(guò)程中，他將自己的科研成果和最新的學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)在教學(xué)內(nèi)容中充分體現(xiàn)，做到“以科研推動(dòng)教學(xué)知識(shí)更新，以教學(xué)提升科研綜合水平”。通過(guò)科學(xué)的教育方法把理論講授—實(shí)驗(yàn)操作—實(shí)踐訓(xùn)練各環(huán)節(jié)有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái)，構(gòu)建系統(tǒng)的知識(shí)轉(zhuǎn)化和能力訓(xùn)練模塊，以加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力與綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。

結(jié)語(yǔ)

刻苦、創(chuàng)新、鉆研、敬業(yè)、堅(jiān)持……太多的形容詞可以用在牟海津的身上，還有一個(gè)關(guān)鍵詞——年輕。是的，牟海津在科學(xué)研究的道路上才剛剛起步，我們相信，未來(lái)的他，會(huì)走的更穩(wěn)、走的更遠(yuǎn)！