生物法制備海藻寡糖關(guān)鍵技術(shù)研究

我國(guó)是海藻產(chǎn)業(yè)大國(guó)，海藻資源開發(fā)利用由來(lái)已久。海藻多糖是存在于海藻細(xì)胞中的大分子糖類物質(zhì)，在海藻中含量很高，具有吸濕保濕活性、抗氧化、抑菌、降血糖血脂、抗腫瘤等功效，已廣泛應(yīng)用于保健食品、醫(yī)藥、化工原料、肥料、飼料等領(lǐng)域。但由于多糖的溶解性較差，生物利用度也較低，大大限制了應(yīng)用。海藻寡糖是多糖通過物理、化學(xué)或酶解方法處理后得的降解產(chǎn)物，不僅保留了其活性成分，其溶解性和生物利用率也得到很大提高。目前，海藻寡糖已成為海洋生物資源開發(fā)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

江南大學(xué)和中國(guó)海洋大學(xué)等對(duì)生物法制備海藻寡糖關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，包括菌株的篩選及重組、制備工藝優(yōu)化、產(chǎn)品的純化、應(yīng)用等方面。如中國(guó)專利CN201911398032.0公開了一株產(chǎn)褐藻膠裂解酶的產(chǎn)黑假交替單胞菌，該產(chǎn)黑假交替單胞菌已于2019年11月18日保藏于中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心，保藏地址為中國(guó)武漢大學(xué)，保藏編號(hào)為CCTCC NO：M 2019947。該菌株在25～37℃發(fā)酵1%~4%海帶一天內(nèi)可完全降解塊狀海帶(0.5～1）cm×（0.5～1）cm，海帶降解率達(dá)到70%；可產(chǎn)褐藻膠裂解酶，酶活達(dá)到54.5 U/mL，比酶活達(dá)到545 U/mg，該酶水解海藻酸鈉可以制備聚合度為2~4的褐藻寡糖。CN201810441314.3公開了一株產(chǎn)褐藻膠裂解酶的約氏黃桿菌，從土壤及河水樣品中分離出約氏黃桿菌(Flavobacterium johnsoniae)WX-11，即約氏黃桿菌CGMCC No.14444。該發(fā)明還公開了利用此菌種制備褐藻膠裂解酶及對(duì)含有褐藻酸鹽的高粘原料的降粘處理。該約氏黃桿菌WX-11所產(chǎn)的褐藻膠裂解酶可降解海藻酸鈉，生成具有生物活性的褐藻寡糖。CN201810325487.9公開了一種重組褐藻膠裂解酶及其構(gòu)建方法及應(yīng)用，其涉及的褐藻膠裂解酶Aly-Cob來(lái)源于環(huán)境樣品，利用基因工程的方法將該褐藻膠裂解酶的基因克隆到表達(dá)載體上，獲得可異源表達(dá)褐藻膠裂解酶的重組菌株，該菌株發(fā)酵產(chǎn)生的褐藻膠裂解酶Aly-Cob具有降解海藻酸鈉制備褐藻寡糖的功能。CN200310105726.3公開了一種用古羅糖醛酸裂合酶制備古羅糖醛酸寡糖的方法，其將弧菌Vibro sp.WYB發(fā)酵得到的α-1，4-L-古羅糖醛酸裂合酶加到含有多聚古羅糖醛酸或者褐藻膠的水溶液中，在25~40℃和pH 6~8的磷酸鹽緩沖液中恒溫酶解12~24 h，再將溫度升高到60~80℃，旋轉(zhuǎn)濃縮，濃縮液用BioGel-P2或者Sephadex-G10柱脫鹽，合并含糖組分，冷凍干燥得到寡糖混合物，該寡糖混合物采用Superdex30或者BioGel-P6填料分離，并用0.1~0.3 mol/L氯化鈉或者碳酸氫銨水溶液洗脫，用紫外或示差檢測(cè)器檢測(cè)。該發(fā)明操作簡(jiǎn)單，容易控制，得到的酶專一性強(qiáng)、活力高、穩(wěn)定性好，獲得的古羅糖醛酸寡糖可作為功能食品添加劑和植物促生長(zhǎng)劑等。CN201710008519.8提供一株高產(chǎn)褐藻膠裂解酶的海洋燦爛弧菌(Vibiro splendidus)OU02株，其保藏編號(hào)為CGMCC No.13478，可用于生產(chǎn)制備褐藻膠裂解酶，可以降解褐藻膠產(chǎn)生具有潛在生物學(xué)活性的褐藻寡糖。CN202210054809.7提供一種應(yīng)用納豆芽孢桿菌對(duì)巖藻寡糖混合物進(jìn)行單糖脫除及純化的方法，將納豆芽孢桿菌接種含有單糖的巖藻寡糖混合物，獲得含有巖藻寡糖、納豆芽孢桿菌和納豆激酶的發(fā)酵液，離心分離上清液和菌體，上清液超濾獲得寡糖濾出液和納豆激酶截留液，濾出液經(jīng)過濃縮干燥，獲得純度大于85%的巖藻寡糖，離心菌體重懸后循環(huán)使用，納豆激酶截留液濃縮凍干成粉。CN201010594011.9涉及了一種利用基因工程菌株耦合發(fā)酵合成人乳巖藻糖基化寡糖的方法，主要是利用基因工程技術(shù)構(gòu)建代謝工程菌株實(shí)現(xiàn)代謝途徑中關(guān)鍵酶的高效表達(dá)，進(jìn)而在體外實(shí)現(xiàn)人乳巖藻糖基化寡糖的生物合成，此方法構(gòu)建的工程菌株能增加這種酶基因的拷貝數(shù)，提高酶的表達(dá)量從而能高效合成人乳巖藻糖基化寡糖，為工業(yè)化低價(jià)合成人乳低聚糖提供一條可行途徑。CN201710030991.1提供一株高產(chǎn)巖藻多糖降解酶菌株，其保藏編號(hào)為CGMCC No.13477。該發(fā)明的微生物菌株用于生產(chǎn)巖藻多糖降解酶，降解巖藻多糖硫酸酯，產(chǎn)生具有潛在生物學(xué)活性的寡聚巖藻糖硫酸酯。CN201811408665.0提供一種功能性κ-卡拉膠寡糖的酶解制備方法，以麒麟菜為原料采用高溫水提法提取卡拉膠，利用發(fā)酵制備獲得的κ-卡拉膠裂解酶降解卡拉膠制備κ-卡拉膠寡糖，實(shí)現(xiàn)紅藻資源的高值化利用。

目前，盡管科學(xué)家們對(duì)海藻寡糖的結(jié)構(gòu)、活性及其應(yīng)用等已進(jìn)行了廣泛的研究。但海藻寡糖開發(fā)還存在一些技術(shù)瓶頸，如海藻寡糖的具體作用機(jī)制、高效制備方法等，未來(lái)的發(fā)展方向主要集中在從分子水平上闡明海洋功能寡糖的作用機(jī)制、工程菌的構(gòu)建以及發(fā)酵生產(chǎn)工藝優(yōu)化等方面，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)海藻資源的高值利用。