海洋生物酶及其應(yīng)用課件

1、海洋生物酶及其應(yīng)用海洋生物酶及其應(yīng)用海洋生物酶及其應(yīng)用 海洋生物酶及其應(yīng)用 海洋生物代謝過程中的酶類在性質(zhì)、海洋生物代謝過程中的酶類在性質(zhì)、 功能上與陸地功能上與陸地生有很多不同，因此從海洋生物中篩選提取有應(yīng)用價值的酶生有很多不同，因此從海洋生物中篩選提取有應(yīng)用價值的酶類，就成為海洋生物資源開發(fā)的一個重要方面。而海洋生物類，就成為海洋生物資源開發(fā)的一個重要方面。而海洋生物特別是海洋微生物是一類種類繁多的可再生的遺傳基因庫，特別是海洋微生物是一類種類繁多的可再生的遺傳基因庫，是獲取新型酶的重要資源。海洋酶研究在世界范圍內(nèi)發(fā)展迅是獲取新型酶的重要資源。海洋酶研究在世界范圍內(nèi)發(fā)展迅速，自速，自202

2、0世紀(jì)世紀(jì)8080年代，國內(nèi)外相繼報道發(fā)現(xiàn)一些來自海洋的年代，國內(nèi)外相繼報道發(fā)現(xiàn)一些來自海洋的極端酶（微生物酶）可應(yīng)用于開發(fā)新型工業(yè)用酶，然而由于極端酶（微生物酶）可應(yīng)用于開發(fā)新型工業(yè)用酶，然而由于海洋產(chǎn)酶微生物資源樣品采集和開發(fā)的技術(shù)難度及風(fēng)險性，海洋產(chǎn)酶微生物資源樣品采集和開發(fā)的技術(shù)難度及風(fēng)險性，長期以來，該領(lǐng)域的研究與發(fā)展緩慢，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程受限。但長期以來，該領(lǐng)域的研究與發(fā)展緩慢，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程受限。但近些年來，借助于海洋生物高新技術(shù)手段，海洋酶研究得到近些年來，借助于海洋生物高新技術(shù)手段，海洋酶研究得到了快速發(fā)展了快速發(fā)展, ,目前成為各國優(yōu)先發(fā)展的新領(lǐng)域?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的目前成為各國優(yōu)先發(fā)展的新

3、領(lǐng)域?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的海洋微生物酶包括：蛋白酶、多糖酶、溶菌酶、海洋微生物酶包括：蛋白酶、多糖酶、溶菌酶、 脂肪酶、脂肪酶、木聚糖酶、環(huán)糊精酶、纖維素酶、甘露聚糖酶、果膠裂解酶、木聚糖酶、環(huán)糊精酶、纖維素酶、甘露聚糖酶、果膠裂解酶、氨單價氧化酶、唾液酸酶、氫化酶、谷氨酰胺酶、葡萄糖脫氨單價氧化酶、唾液酸酶、氫化酶、谷氨酰胺酶、葡萄糖脫氫酶、甲基化酶氫酶、甲基化酶, ,脂酶和脂酶和DNADNA聚合酶等。聚合酶等。 海洋生物酶及其應(yīng)用以下就一些與工業(yè)應(yīng)用廣泛的海洋生物酶的研究和以下就一些與工業(yè)應(yīng)用廣泛的海洋生物酶的研究和開發(fā)做一簡單介紹。開發(fā)做一簡單介紹。 1.1.蛋白酶（蛋白酶（protease;pr

4、oteinaseprotease;proteinase） 蛋白水解酶(proteolytic enzyme) 是催化蛋白質(zhì)中肽鍵水解的酶。它廣泛應(yīng)用在皮革、毛皮、絲綢、醫(yī)藥、食品、釀造等方面。皮革工業(yè)的脫毛和軟化已大量利用蛋白酶，既節(jié)省時間，又改善勞動衛(wèi)生條件。蛋白酶還可用于蠶絲脫膠、肉類嫩化、酒類澄清。臨床上可作藥用，如用胃蛋白酶治療消化不良，用酸性蛋白酶治療支氣管炎，用彈性蛋白酶治療脈管炎以及用胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶對外科化膿性創(chuàng)口的凈化及胸腔間漿膜粘連的治療。加酶洗衣粉是洗滌劑中的新產(chǎn)品，含堿性蛋白酶，能去除衣物上的血漬和蛋白污物等海洋生物酶及其應(yīng)用2020世紀(jì)的世紀(jì)的2020年代初，年

5、代初，Nobou Kato Nobou Kato 在農(nóng)業(yè)生化在農(nóng)業(yè)生化雜志上發(fā)表一篇關(guān)于從海洋嗜冷桿菌獲得一種新型雜志上發(fā)表一篇關(guān)于從海洋嗜冷桿菌獲得一種新型海洋堿性蛋白酶的文章，引起學(xué)術(shù)界和酶制劑公司海洋堿性蛋白酶的文章，引起學(xué)術(shù)界和酶制劑公司的高度重視的高度重視, ,迄今為止研究開發(fā)的海洋生物蛋白酶迄今為止研究開發(fā)的海洋生物蛋白酶產(chǎn)品已有幾十個，并有多個申請了國際專利。產(chǎn)品已有幾十個，并有多個申請了國際專利。海洋生物酶及其應(yīng)用 1.1 1.1堿性蛋白酶堿性蛋白酶n日本開發(fā)的一種堿性蛋白酶是從海洋共日本開發(fā)的一種堿性蛋白酶是從海洋共生菌發(fā)酵提取的，酶的生菌發(fā)酵提取的，酶的MW MW 為為31

6、kD,31kD,作用作用的的pH5-11pH5-11，最適pH為10，最適溫度，最適溫度2020。用于洗衣粉添加劑。美國從海洋船蛆共用于洗衣粉添加劑。美國從海洋船蛆共生菌（生菌（ATCC39867ATCC39867）發(fā)酵生產(chǎn)一種新型堿）發(fā)酵生產(chǎn)一種新型堿性蛋白酶性蛋白酶, ,分子量分子量3.6KD3.6KD、pI8.6,pI8.6,作用作用pH4-12pH4-12、最適溫度、最適溫度5050?？稍趶?fù)雜試劑?？稍趶?fù)雜試劑中保持穩(wěn)定性，并有抗氧化的功能。已中保持穩(wěn)定性，并有抗氧化的功能。已應(yīng)用于洗衣粉和鏡頭清潔劑。應(yīng)用于洗衣粉和鏡頭清潔劑。海洋生物酶及其應(yīng)用 挪威將海洋微生物蛋白酶用于魚類加工以生

7、產(chǎn)蛋挪威將海洋微生物蛋白酶用于魚類加工以生產(chǎn)蛋白胨和用于魷魚脫皮，中科院微生物所邱銹寶報道篩選白胨和用于魷魚脫皮，中科院微生物所邱銹寶報道篩選到一種海洋中性蛋白酶，該酶最適作用溫度為到一種海洋中性蛋白酶，該酶最適作用溫度為5050， 最最 適適pHpH為為8.08.0。 我們實驗室在我們實驗室在2009-20102009-2010年共分離出年共分離出6 6株產(chǎn)中溫蛋株產(chǎn)中溫蛋白酶菌株，并對其活性較高的兩株進(jìn)行了白酶菌株，并對其活性較高的兩株進(jìn)行了16SRNA16SRNA鑒定，鑒定，皆為弧菌屬。皆為弧菌屬。 對一株產(chǎn)堿性蛋白酶海洋弧菌（對一株產(chǎn)堿性蛋白酶海洋弧菌（Vibrio Vibrio sp

8、.1）的發(fā)酵條件進(jìn)行了單因素和正交試驗，找到了）的發(fā)酵條件進(jìn)行了單因素和正交試驗，找到了最佳發(fā)酵條件，并對該酶的性質(zhì)做了初步研究。最佳發(fā)酵條件，并對該酶的性質(zhì)做了初步研究。 海洋生物酶及其應(yīng)用 1.21.2適冷蛋白酶適冷蛋白酶 海洋生物特別是地球的南極和北極的海洋生物，海洋生物特別是地球的南極和北極的海洋生物，由于長期生活在低溫的環(huán)境中，適應(yīng)這種極端環(huán)境而產(chǎn)生由于長期生活在低溫的環(huán)境中，適應(yīng)這種極端環(huán)境而產(chǎn)生的海洋酶大多數(shù)具有低溫催化和對熱不穩(wěn)定的特征，其活的海洋酶大多數(shù)具有低溫催化和對熱不穩(wěn)定的特征，其活性的最適溫度移向低溫和在低溫下，如性的最適溫度移向低溫和在低溫下，如

9、4 4 甚至甚至0 0 仍保仍保持高比例的活性，持高比例的活性， 據(jù)此被稱為低溫（適冷）酶據(jù)此被稱為低溫（適冷）酶 。適冷酶。適冷酶大部分具有以下酶學(xué)特征：在低溫下具有較高的催化效大部分具有以下酶學(xué)特征：在低溫下具有較高的催化效率。這是適冷酶的基本特征，目前報道的適冷酶均具有此率。這是適冷酶的基本特征，目前報道的適冷酶均具有此特征。與同類中溫酶相比，適冷酶在低溫下的酶活性要高特征。與同類中溫酶相比，適冷酶在低溫下的酶活性要高出數(shù)倍甚至十幾倍。具有較低的最適催化溫度。由于適出數(shù)倍甚至十幾倍。具有較低的最適催化溫度。由于適冷酶對熱敏感，其最適催化溫度一般都比同類中溫酶和高冷酶對熱敏感，其最適催化溫

10、度一般都比同類中溫酶和高溫酶明顯低。具有較高的熱敏感性。適冷酶只能在相對溫酶明顯低。具有較高的熱敏感性。適冷酶只能在相對低的溫度下保持高催化效率，溫度稍高即很快失活，表現(xiàn)低的溫度下保持高催化效率，溫度稍高即很快失活，表現(xiàn)出很高的熱敏感性。適冷酶的熱變性溫度均比同類中溫酶出很高的熱敏感性。適冷酶的熱變性溫度均比同類中溫酶低低151520 20 。海洋生物酶及其應(yīng)用 我的學(xué)生徐國英在海洋所實驗室保存的極地微生物我的學(xué)生徐國英在海洋所實驗室保存的極地微生物資源庫中通過酪蛋白平板法篩選到資源庫中通過酪蛋白平板法篩選到106106株在低溫條件（株在低溫條件（44）下具有蛋白酶活性的菌株，其中下具有蛋白酶

11、活性的菌株，其中8 8株低溫條件下蛋白酶酶活株低溫條件下蛋白酶酶活較高的極地菌分別屬于假交替單胞菌屬較高的極地菌分別屬于假交替單胞菌屬（PseudoalteromonasPseudoalteromonas）、科爾韋爾氏菌屬（）、科爾韋爾氏菌屬（ColwelliaColwellia）、）、希瓦氏菌屬（希瓦氏菌屬（ShewanellaShewanella）、嗜冷桿菌屬）、嗜冷桿菌屬（PsychrobacterPsychrobacter）。對低溫蛋白酶活性較高的菌株）。對低溫蛋白酶活性較高的菌株P(guān)seudoalteromonas sp. QI-1Pseudoalteromonas sp. QI-1進(jìn)

12、行研究表明，菌株進(jìn)行研究表明，菌株QI-1QI-1的的最適生長和產(chǎn)酶溫度均為最適生長和產(chǎn)酶溫度均為55；最佳接種濃度為；最佳接種濃度為1%1%；發(fā)酵培；發(fā)酵培養(yǎng)基的最適初始養(yǎng)基的最適初始pHpH值和裝樣量的最適值分別為值和裝樣量的最適值分別為pH 5.0pH pH 5.0pH 10.0 10.0 和和10%10%；2020NaClNaCl對菌體的生長和產(chǎn)酶最有利。對菌體的生長和產(chǎn)酶最有利。 海洋生物酶及其應(yīng)用 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所發(fā)現(xiàn)了黃桿中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所發(fā)現(xiàn)了黃桿菌屬一個新種和一種具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的新型低溫菌屬一個新種和一種具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的新型低溫堿性蛋

13、白酶，并獲得利用海洋微生物開發(fā)低溫蛋白酶的堿性蛋白酶，并獲得利用海洋微生物開發(fā)低溫蛋白酶的授權(quán)發(fā)明專利，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上開發(fā)出三項可應(yīng)用于日授權(quán)發(fā)明專利，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上開發(fā)出三項可應(yīng)用于日化、輕紡工業(yè)等領(lǐng)域的系列產(chǎn)品，化、輕紡工業(yè)等領(lǐng)域的系列產(chǎn)品，闡明了利用海洋微生闡明了利用海洋微生物代謝產(chǎn)物開發(fā)海洋低溫生物酶的可行性；并完成了中物代謝產(chǎn)物開發(fā)海洋低溫生物酶的可行性；并完成了中試及中試產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，為產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。試及中試產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，為產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。 在海洋其他生物類群中也存有低溫蛋白酶，如從在海洋其他生物類群中也存有低溫蛋白酶，如從海洋魚類的內(nèi)臟中提取的胃蛋白酶、胰蛋白酶活性較高

14、海洋魚類的內(nèi)臟中提取的胃蛋白酶、胰蛋白酶活性較高且耐低溫，可廣泛地應(yīng)用于水產(chǎn)品的加工。最近報道從且耐低溫，可廣泛地應(yīng)用于水產(chǎn)品的加工。最近報道從南極磷蝦的頭中提取到一種耐低溫蛋白酶。南極磷蝦的頭中提取到一種耐低溫蛋白酶。海洋生物酶及其應(yīng)用 2.2.多糖水解酶多糖水解酶（Polysaccharides Polysaccharides hydrolaseshydrolases） 海洋多糖水解酶主要包括淀粉酶、甲殼質(zhì)海洋多糖水解酶主要包括淀粉酶、甲殼質(zhì)酶、瓊膠酶、褐藻酸酶、卡拉膠酶等。酶的來源酶、瓊膠酶、褐藻酸酶、卡拉膠酶等。酶的來源主要包括兩類生物：一類是海洋動物，主要是無主要包括兩類生物：一類是

15、海洋動物，主要是無脊椎動物如紫貽貝、日本鱘、濱螺、石鱉、鮑、脊椎動物如紫貽貝、日本鱘、濱螺、石鱉、鮑、海兔等；另一類是海洋微生物，如產(chǎn)氣單胞菌、海兔等；另一類是海洋微生物，如產(chǎn)氣單胞菌、假單胞菌、交替單胞菌、弧菌等。假單胞菌、交替單胞菌、弧菌等。海洋生物酶及其應(yīng)用 多糖水解酶具有很多作用。如在多糖水解酶具有很多作用。如在海藻原生質(zhì)體制備海藻原生質(zhì)體制備方面的應(yīng)用方面的應(yīng)用：海藻細(xì)胞生理生化的研究，進(jìn)行目的基因的：海藻細(xì)胞生理生化的研究，進(jìn)行目的基因的導(dǎo)入、創(chuàng)造新品種或作為生物反應(yīng)器生產(chǎn)所需的物質(zhì)，細(xì)導(dǎo)入、創(chuàng)造新品種或作為生物反應(yīng)器生產(chǎn)所需的物質(zhì)，細(xì)胞間的融合，改變體細(xì)胞的遺傳物質(zhì)，創(chuàng)造優(yōu)良雜交

16、品種胞間的融合，改變體細(xì)胞的遺傳物質(zhì)，創(chuàng)造優(yōu)良雜交品種等；等；單細(xì)胞餌料生產(chǎn)中的應(yīng)用單細(xì)胞餌料生產(chǎn)中的應(yīng)用：酶解大型海藻，分離成單：酶解大型海藻，分離成單細(xì)胞，作為海洋養(yǎng)殖動物的餌料，細(xì)胞，作為海洋養(yǎng)殖動物的餌料， 具有營養(yǎng)全面、具有營養(yǎng)全面、 材料材料易得、易得、 生產(chǎn)加工簡便等優(yōu)點；生產(chǎn)加工簡便等優(yōu)點； 用于單糖和寡糖的制備用于單糖和寡糖的制備：瓊膠經(jīng)瓊膠酶水解可以形成寡糖如三糖和四糖，然后經(jīng)瓊膠經(jīng)瓊膠酶水解可以形成寡糖如三糖和四糖，然后經(jīng)- - 半乳糖苷酶降解可形成單糖，瓊膠寡糖在食品生產(chǎn)中有廣半乳糖苷酶降解可形成單糖，瓊膠寡糖在食品生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用，如可用于飲料、泛的應(yīng)用，如可用于飲

17、料、 面包及一些低熱量食品的生產(chǎn)，面包及一些低熱量食品的生產(chǎn)，另外，另外， 近來在日用化工領(lǐng)域又發(fā)現(xiàn)了瓊膠寡糖的一些新用近來在日用化工領(lǐng)域又發(fā)現(xiàn)了瓊膠寡糖的一些新用途，途， 日本以瓊膠寡糖為添加劑生產(chǎn)的化妝品對皮膚的保濕日本以瓊膠寡糖為添加劑生產(chǎn)的化妝品對皮膚的保濕效果良好，對頭發(fā)有很好的調(diào)理效果。目前普遍認(rèn)為效果良好，對頭發(fā)有很好的調(diào)理效果。目前普遍認(rèn)為6 6 個個糖殘基的幾丁質(zhì)寡糖具有抗腫瘤的作用，小分子的幾丁質(zhì)糖殘基的幾丁質(zhì)寡糖具有抗腫瘤的作用，小分子的幾丁質(zhì)寡糖或單糖可提高機體免疫力，寡糖或單糖可提高機體免疫力， 有活化腸道乳酸桿菌、有活化腸道乳酸桿菌、 雙歧桿菌的作用。雙歧桿菌的作用

18、。海洋生物酶及其應(yīng)用2.1 2.1 幾丁質(zhì)酶幾丁質(zhì)酶(chitinase)(chitinase) 幾丁質(zhì)是乙酰氨基葡萄糖組成的均一多糖，幾丁質(zhì)酶幾丁質(zhì)是乙酰氨基葡萄糖組成的均一多糖，幾丁質(zhì)酶類是降解幾丁質(zhì)的一組酶，包括幾丁質(zhì)酶、幾丁質(zhì)二糖酶、幾類是降解幾丁質(zhì)的一組酶，包括幾丁質(zhì)酶、幾丁質(zhì)二糖酶、幾丁質(zhì)脫乙?；傅取：Ｑ笾泻Y選的多種菌分泌的幾丁質(zhì)酶可將丁質(zhì)脫乙?；傅?。海洋中篩選的多種菌分泌的幾丁質(zhì)酶可將幾丁質(zhì)降解成不同分子量的寡糖、二糖和單糖。幾丁質(zhì)降解成不同分子量的寡糖、二糖和單糖。 低分子量幾丁寡糖因具有多種生物活性，在艾滋病和低分子量幾丁寡糖因具有多種生物活性，在艾滋病和癌癥治療以及口腔

19、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，它們是目前幾丁質(zhì)癌癥治療以及口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，它們是目前幾丁質(zhì)工業(yè)中高附加值產(chǎn)品，但采用化學(xué)類控制幾丁質(zhì)降解，難度較工業(yè)中高附加值產(chǎn)品，但采用化學(xué)類控制幾丁質(zhì)降解，難度較大，且成本高，工業(yè)前景暗淡。專家們認(rèn)為，較為理想的是采大，且成本高，工業(yè)前景暗淡。專家們認(rèn)為，較為理想的是采用現(xiàn)代生物技術(shù)獲得高效表達(dá)幾丁質(zhì)酶的基因工程菌株用現(xiàn)代生物技術(shù)獲得高效表達(dá)幾丁質(zhì)酶的基因工程菌株來解來解決幾丁質(zhì)工業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)難關(guān)。決幾丁質(zhì)工業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)難關(guān)。海洋生物酶及其應(yīng)用 國家海洋局第三海洋海洋研究所生物工程重點實驗國家海洋局第三海洋海洋研究所生物工程重點實驗室承擔(dān)的國家自然科學(xué)

20、基金和國家海洋局科技項目室承擔(dān)的國家自然科學(xué)基金和國家海洋局科技項目“海洋微海洋微生物幾丁質(zhì)酶的研究生物幾丁質(zhì)酶的研究”，就是要尋找解決這一問題的途徑。，就是要尋找解決這一問題的途徑。該項目研究人員，從廈門海域分離到具有很強的降解蝦、蟹該項目研究人員，從廈門海域分離到具有很強的降解蝦、蟹殼幾丁質(zhì)能力的海洋細(xì)菌一豚鼠氣單胞菌，又從發(fā)酵上清液殼幾丁質(zhì)能力的海洋細(xì)菌一豚鼠氣單胞菌，又從發(fā)酵上清液中檢測出中檢測出4 4種不同分子量的幾丁質(zhì)內(nèi)切酶和外切酶，并完整種不同分子量的幾丁質(zhì)內(nèi)切酶和外切酶，并完整地克隆了其中一個幾丁質(zhì)內(nèi)切酶基因，進(jìn)行了地克隆了其中一個幾丁質(zhì)內(nèi)切酶基因，進(jìn)行了DNADNA序列測定，

21、序列測定，結(jié)果表明該基因編碼有一個幾丁結(jié)合區(qū)、一個催化區(qū)和一個結(jié)果表明該基因編碼有一個幾丁結(jié)合區(qū)、一個催化區(qū)和一個功能未知的折疊區(qū)，在幾丁結(jié)合區(qū)又包括了多個幾丁結(jié)合亞功能未知的折疊區(qū)，在幾丁結(jié)合區(qū)又包括了多個幾丁結(jié)合亞區(qū)?，F(xiàn)正著手研究這些不同亞區(qū)對于不同種類幾丁質(zhì)質(zhì)的識區(qū)?，F(xiàn)正著手研究這些不同亞區(qū)對于不同種類幾丁質(zhì)質(zhì)的識別、附著機理。別、附著機理。 海洋生物酶及其應(yīng)用 在此基礎(chǔ)上，研究人員篩選出一種完全由在此基礎(chǔ)上，研究人員篩選出一種完全由礦物元素和幾丁質(zhì)為原料高效培養(yǎng)基，從而可低成礦物元素和幾丁質(zhì)為原料高效培養(yǎng)基，從而可低成本大量制備包括幾丁質(zhì)內(nèi)切酶和外切酶的工業(yè)化粗本大量制備包括幾丁質(zhì)內(nèi)切

22、酶和外切酶的工業(yè)化粗酶，這種工業(yè)化粗酶可有效地把幾丁質(zhì)降解為低分酶，這種工業(yè)化粗酶可有效地把幾丁質(zhì)降解為低分子量幾丁寡糖，產(chǎn)品質(zhì)量遠(yuǎn)高于目前的出口標(biāo)準(zhǔn)。子量幾丁寡糖，產(chǎn)品質(zhì)量遠(yuǎn)高于目前的出口標(biāo)準(zhǔn)。豚鼠氣單胞菌株與相關(guān)的發(fā)酵工藝將在專利申請后豚鼠氣單胞菌株與相關(guān)的發(fā)酵工藝將在專利申請后投放市場。為了制備附加值更高的單一幾丁寡糖，投放市場。為了制備附加值更高的單一幾丁寡糖，該重點實驗室有關(guān)人員還構(gòu)建了能高效表達(dá)幾丁質(zhì)該重點實驗室有關(guān)人員還構(gòu)建了能高效表達(dá)幾丁質(zhì)內(nèi)切酶基因工程菌株，其他幾丁質(zhì)內(nèi)、外切酶基因內(nèi)切酶基因工程菌株，其他幾丁質(zhì)內(nèi)、外切酶基因的克隆及異源表達(dá)工作還在進(jìn)行，預(yù)期不久能提供的克隆及

23、異源表達(dá)工作還在進(jìn)行，預(yù)期不久能提供高純度的幾丁質(zhì)內(nèi)、外切酶和單一的幾丁寡糖。高純度的幾丁質(zhì)內(nèi)、外切酶和單一的幾丁寡糖。 海洋生物酶及其應(yīng)用2.2 2.2 瓊膠酶瓊膠酶(agarase) (agarase) 瓊膠主要是由瓊膠素和瓊膠酯兩部分組成。瓊膠酶瓊膠主要是由瓊膠素和瓊膠酯兩部分組成。瓊膠酶主要水解瓊膠部分主要水解瓊膠部分D-D-半乳糖和半乳糖和3.6- 3.6- 內(nèi)醚內(nèi)醚-L- -L- 半乳糖之間的半乳糖之間的-L-(1,3)-L-(1,3)和和-D(1,4)-D(1,4)糖苷鍵。糖苷鍵。 瓊膠酶的研究瓊膠酶的研究50 50 年代就有報道，主要從海洋微生年代就有報道，主要從海洋微生物中提

24、取的胞外瓊膠酶物中提取的胞外瓊膠酶, , 可分為可分為- - 瓊膠酶和瓊膠酶和-瓊膠酶兩瓊膠酶兩種類型，其中種類型，其中- - 瓊膠酶主要來自假單胞菌屬、瓊膠酶主要來自假單胞菌屬、 單胞菌屬單胞菌屬和弧菌屬，分子量范圍大約在和弧菌屬，分子量范圍大約在20- 360kD20- 360kD。例如一種來自。例如一種來自Alte ro nonas agarlyticus(GJ1BAlte ro nonas agarlyticus(GJ1B株株) ) 的瓊膠酶，經(jīng)離子交的瓊膠酶，經(jīng)離子交換層析純化和換層析純化和SDS-PAGESDS-PAGE測定，其分子量是測定，其分子量是180 kD180 kD，而經(jīng)

25、親和，而經(jīng)親和層析和正電電泳分析，其分子量是層析和正電電泳分析，其分子量是360 kD360 kD，說明此酶有兩個，說明此酶有兩個亞基。亞基。 后來研究證明該酶后來研究證明該酶pI5.3,pI5.3,可以維持活性的可以維持活性的pH pH 范圍是范圍是6.0-9.0, 6.0-9.0, 酶的最適酶的最適pH7.6pH7.6。pHpH低于低于6.56.5長時間處理、高于長時間處理、高于45 45 或去掉鈣離子均會使酶失活?；蛉サ翕}離子均會使酶失活。海洋生物酶及其應(yīng)用 - -瓊膠酶主要來自弧菌屬、交替單胞菌屬和海洋瓊膠酶主要來自弧菌屬、交替單胞菌屬和海洋軟體動物。例如從軟體動物。例如從Vibrio

26、-sp.(AP2Vibrio-sp.(AP2株株) ) 提取的一種提取的一種-瓊膠瓊膠酶，其分子量是酶，其分子量是20kD20kD，酶的，酶的pI5.3pI5.3，作用，作用pHpH范圍范圍4.0-9.04.0-9.0，最，最適適pH5.5pH5.5，在低于，在低于45 45 的條件下可以保持穩(wěn)定。的條件下可以保持穩(wěn)定。 我們實驗室分離出產(chǎn)瓊膠酶菌株我們實驗室分離出產(chǎn)瓊膠酶菌株NBRC102603NBRC102603，利用，利用正交試驗法對其發(fā)酵條件進(jìn)行優(yōu)化，在其最優(yōu)條件下，發(fā)酵正交試驗法對其發(fā)酵條件進(jìn)行優(yōu)化，在其最優(yōu)條件下，發(fā)酵液酶活達(dá)液酶活達(dá)56.89U/mL56.89U/mL，對酶純化得

27、到瓊膠酶，對酶純化得到瓊膠酶A A和瓊膠酶和瓊膠酶B B，瓊，瓊膠酶膠酶A A純化倍數(shù)為純化倍數(shù)為17.5117.51倍倍, ,酶比活力為酶比活力為881.82U/mg; 881.82U/mg; 瓊膠酶瓊膠酶B B純化倍數(shù)為純化倍數(shù)為16.6416.64倍倍, ,酶比活力為酶比活力為838.32 U/mg.838.32 U/mg.純化的瓊膠酶純化的瓊膠酶經(jīng)經(jīng)SDS-PAGESDS-PAGE檢測檢測, ,顯示為單一條帶顯示為單一條帶, ,其相對分子質(zhì)量酶其相對分子質(zhì)量酶A A為為83.6KDa83.6KDa、酶、酶B B為為36.8KDa36.8KDa。海洋生物酶及其應(yīng)用2.3 2.3 淀粉酶淀

28、粉酶(amylase)(amylase) 淀粉酶是水解淀粉和糖原酶類的統(tǒng)稱。按水解淀粉方淀粉酶是水解淀粉和糖原酶類的統(tǒng)稱。按水解淀粉方式不同，把淀粉酶分為式不同，把淀粉酶分為-淀粉酶、淀粉酶、-淀粉酶、葡萄糖淀粉淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和異淀粉酶四類。目前淀粉酶已廣泛地應(yīng)用于食品、發(fā)酵、酶和異淀粉酶四類。目前淀粉酶已廣泛地應(yīng)用于食品、發(fā)酵、畜牧業(yè)生產(chǎn)、谷物加工、紡織、造紙、輕化工業(yè)、醫(yī)藥和臨畜牧業(yè)生產(chǎn)、谷物加工、紡織、造紙、輕化工業(yè)、醫(yī)藥和臨床分析等領(lǐng)域。床分析等領(lǐng)域。 我們從威海文登海域篩選獲得我們從威海文登海域篩選獲得1010株產(chǎn)淀粉酶海洋菌，株產(chǎn)淀粉酶海洋菌，對其中一株對其中一株W11W11

29、鑒定為弧菌，該酶在鑒定為弧菌，該酶在pH 7.5pH 7.5左右活性最高，左右活性最高，pHpH在在4.07.54.07.5范圍內(nèi)體現(xiàn)較強的穩(wěn)定性。最適酶解溫度為范圍內(nèi)體現(xiàn)較強的穩(wěn)定性。最適酶解溫度為5555，酶液在酶液在6060以下有較好的熱穩(wěn)定性；表觀以下有較好的熱穩(wěn)定性；表觀KmKm值為值為0.973 mg/mL0.973 mg/mL。海洋菌海洋菌W11W11所產(chǎn)的中溫淀粉酶保存溫度范圍較廣、適應(yīng)所產(chǎn)的中溫淀粉酶保存溫度范圍較廣、適應(yīng)pHpH作用作用的范圍廣及穩(wěn)定性較強，將有著廣泛的應(yīng)用潛力。的范圍廣及穩(wěn)定性較強，將有著廣泛的應(yīng)用潛力。海洋生物酶及其應(yīng)用2.42.4卡拉膠酶卡拉膠酶(ca

30、rrgeenase)(carrgeenase) 卡拉膠是不均一多糖，多糖的相對含量和成分隨?？ɡz是不均一多糖，多糖的相對含量和成分隨海藻來源的不同而變化，目前已發(fā)現(xiàn)卡拉膠有藻來源的不同而變化，目前已發(fā)現(xiàn)卡拉膠有1313種類型。如種類型。如 k-k-卡拉膠、卡拉膠、 - - 卡拉膠、卡拉膠、- - 卡拉膠等。其中卡拉膠等。其中k-k-卡拉膠是卡拉膠是由由D-D-半乳糖、半乳糖、3-.2 -3-.2 -內(nèi)醚半乳糖和硫酸酯組成。內(nèi)醚半乳糖和硫酸酯組成。k- k- 卡拉膠卡拉膠酶可以水解酶可以水解k- k- 卡拉膠的卡拉膠的-1-1，4 4糖苷鍵。糖苷鍵。 目前已從交替單胞菌屬等分離到卡拉膠酶。目前

31、已從交替單胞菌屬等分離到卡拉膠酶。海洋生物酶及其應(yīng)用2.5 2.5 褐藻酸酶褐藻酸酶(algalase)(algalase) 褐藻酸存在于海帶等褐藻細(xì)胞間質(zhì)中，化學(xué)組成是褐藻酸存在于海帶等褐藻細(xì)胞間質(zhì)中，化學(xué)組成是聚古羅糖醛酸和聚甘露糖醛酸或是古羅糖醛酸和甘露糖醛酸聚古羅糖醛酸和聚甘露糖醛酸或是古羅糖醛酸和甘露糖醛酸交替連接，褐藻酸酶可水解糖殘基間的交替連接，褐藻酸酶可水解糖殘基間的1 1，4- 4- 糖苷鍵。褐藻糖苷鍵。褐藻酸酶主要來源于微生物和食藻的海洋軟體動物如海螺、鮑魚酸酶主要來源于微生物和食藻的海洋軟體動物如海螺、鮑魚等。例等。例 如從桿菌屬提取的褐藻酸酶，其分子量是如從桿菌屬提取的

32、褐藻酸酶，其分子量是40kD 40kD ，最適最適pH7.5pH7.5。海洋生物酶及其應(yīng)用3.3.脂酶脂酶(lipase)(lipase) 脂肪酶作為生物催化劑，在食品增香、脫脂加工、污脂肪酶作為生物催化劑，在食品增香、脫脂加工、污水處理及化工產(chǎn)品中有著廣泛的應(yīng)用。水處理及化工產(chǎn)品中有著廣泛的應(yīng)用。 現(xiàn)在很多研究單位對其進(jìn)行研究，他們從海水、?，F(xiàn)在很多研究單位對其進(jìn)行研究，他們從海水、海泥、海洋生物的消化道泥、海洋生物的消化道 等中分離獲得脂肪酶產(chǎn)生菌，并進(jìn)行等中分離獲得脂肪酶產(chǎn)生菌，并進(jìn)行發(fā)酵及性質(zhì)研究。例如發(fā)酵及性質(zhì)研究。例如以海洋微生物通過發(fā)酵制備的脂肪酶以海洋微生物通過發(fā)酵制備的脂肪酶

33、經(jīng)純化得到達(dá)到電泳純的脂肪酶。該脂肪酶分子量為經(jīng)純化得到達(dá)到電泳純的脂肪酶。該脂肪酶分子量為(38(380 01)kD1)kD，最適水解溫度為，最適水解溫度為3535，最適，最適pHpH為為8 85 5，為一，為一低溫堿性脂肪酶。該脂肪酶可在低溫堿性脂肪酶。該脂肪酶可在3535以下、以下、pH=4pH=40-90-90 0范范圍內(nèi)保持良好的穩(wěn)定性，并且具有良好的耐鹽及抗氧化性能。圍內(nèi)保持良好的穩(wěn)定性，并且具有良好的耐鹽及抗氧化性能。 海洋生物酶及其應(yīng)用 日本、日本、 美國等也報道了從冷海水區(qū)域分離得到的微美國等也報道了從冷海水區(qū)域分離得到的微生物可產(chǎn)生耐低溫的脂酶。并報道海洋磷酸單脂酶用于生物

34、可產(chǎn)生耐低溫的脂酶。并報道海洋磷酸單脂酶用于PCRPCR和分子克隆。和分子克隆。 韓國江陵韓國江陵- -原州（原州（Gangneung-WonjuGangneung-Wonju）國立大學(xué)環(huán)境）國立大學(xué)環(huán)境和應(yīng)用化學(xué)工程學(xué)院的研究人員于和應(yīng)用化學(xué)工程學(xué)院的研究人員于20102010年年1212月中旬宣布，正月中旬宣布，正在開發(fā)兩步酶法路線生產(chǎn)生物柴油燃料，該過程可減少生產(chǎn)在開發(fā)兩步酶法路線生產(chǎn)生物柴油燃料，該過程可減少生產(chǎn)成本。該過程采用產(chǎn)生脂肪酶的細(xì)菌（成本。該過程采用產(chǎn)生脂肪酶的細(xì)菌（Serratia Serratia marcescensmarcescens），并繼而再使用商業(yè)化酶。這種組

35、合過程具有），并繼而再使用商業(yè)化酶。這種組合過程具有可減少使用商業(yè)化酶的雙重優(yōu)點，因而可降低成本，并可減可減少使用商業(yè)化酶的雙重優(yōu)點，因而可降低成本，并可減少因甲醇而使酶的減活效應(yīng)，甲醇使酶減活這一問題阻礙了少因甲醇而使酶的減活效應(yīng)，甲醇使酶減活這一問題阻礙了酶法生物柴油燃料生產(chǎn)的商業(yè)化。酶法生物柴油燃料生產(chǎn)的商業(yè)化。 海洋生物酶及其應(yīng)用4.4.溶菌酶（溶菌酶（lysozymelysozyme） 其實溶菌酶也是多糖水解酶的一種，它也稱胞壁其實溶菌酶也是多糖水解酶的一種，它也稱胞壁質(zhì)酶（質(zhì)酶（muramidasemuramidase）或）或N-N-乙酰胞壁質(zhì)聚糖水解酶（乙酰胞壁質(zhì)聚糖水解酶（N-

36、N-acetylmuramide glycanohydrlaseacetylmuramide glycanohydrlase），是一種能水解致病菌），是一種能水解致病菌中黏多糖的堿性酶。主要通過破壞細(xì)胞壁中的中黏多糖的堿性酶。主要通過破壞細(xì)胞壁中的N-N-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸和和N-N-乙酰氨基葡糖之間的乙酰氨基葡糖之間的-1,4-1,4糖苷鍵，使細(xì)胞壁不溶性黏糖苷鍵，使細(xì)胞壁不溶性黏多糖分解成可溶性糖肽，導(dǎo)致細(xì)胞壁破裂多糖分解成可溶性糖肽，導(dǎo)致細(xì)胞壁破裂, ,內(nèi)容物逸出而使內(nèi)容物逸出而使細(xì)菌溶解。溶菌酶還可與帶負(fù)電荷的病毒蛋白直接結(jié)合，與細(xì)菌溶解。溶菌酶還可與帶負(fù)電荷的病毒蛋白直接結(jié)合，與D

37、NADNA、RNARNA、脫輔基蛋白形成復(fù)鹽，使病毒失活。因此，該酶、脫輔基蛋白形成復(fù)鹽，使病毒失活。因此，該酶具有抗菌、消炎、抗病毒等作用。具有抗菌、消炎、抗病毒等作用。海洋生物酶及其應(yīng)用 海洋溶菌酶與現(xiàn)有的其它來源的溶菌酶海洋溶菌酶與現(xiàn)有的其它來源的溶菌酶相比具有廣譜殺菌作用，抗氧化、在常溫和低溫相比具有廣譜殺菌作用，抗氧化、在常溫和低溫下保持較高活性，在食品、醫(yī)藥工業(yè)等領(lǐng)域具有下保持較高活性，在食品、醫(yī)藥工業(yè)等領(lǐng)域具有更廣闊的市場和推廣應(yīng)用前景。更廣闊的市場和推廣應(yīng)用前景。海洋生物酶及其應(yīng)用 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所從千余株海洋細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)一中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所從千余株海洋細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)一株高產(chǎn)溶菌酶的芽孢桿菌新種，分離出兩種新型海洋微生物溶菌酶，對株高產(chǎn)溶菌酶的芽孢桿菌新種，分離出兩種新型海洋微生物溶菌酶，對其生物學(xué)特性和活性進(jìn)行了系統(tǒng)研究和應(yīng)用開發(fā)：分別申請了其生物學(xué)特性和活性進(jìn)行了系統(tǒng)研究和應(yīng)用開發(fā)：分別申請了“一種新一種新型低溫溶菌酶型低溫溶