奥利奇善研究大事记
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中国科学院大连化学物理研究所
天然产物与糖工程(1805)组

中国科学院大连化学物理研究所
格莱克壳寡糖研究中心

中国科学院大连化学物理研究所

 
   
酶的突破
 

    目前, 壳寡糖的生产基本都是由壳聚糖进行降解得到,具体来讲主要有四种方法: 酸解法、碱解法、酶解法和氧化降解法。其中, 酸、碱降解法存在酸碱性过强、降解速度慢、降解产物聚合度小、产物纯化难等缺点, 而氧化降解法的缺点是反应速度相对较慢, 且反应不均匀。酶法由于具有反应条件温和、可控制性强、对环境污染小等优点而成为研究的热点。生产壳寡糖的酶分为专一性酶和非专一性酶。专一性酶降解壳聚糖效果好,生成的壳寡糖的聚合度高,但是由于没有工业化生产,所以成本很高。因此能否找到新型的专一性酶就成为了能否保证壳寡糖品质的一个关键技术环节。在国家科委“九五”攻关项目“酶法生产低聚糖”及农业部“948”引进项目的资助下,大连化物所天然产物与糖工程组经过不断的探索,经过多次试验研究找到了较为适合的酶。

    要找到产生合适的酶的菌株就是个很复杂的过程。要在成百上千个菌株中发现能够产生高效催化降解壳聚糖的菌株,要经历以下这些基本步骤。首先要将菌株进行富集培养(即将菌株植于培养基上培养),然后对菌株进行初筛。初筛之后进行复筛。具体步骤是从初筛固体平板上挑取大小、形状、颜色不一的具有典型特征的细菌单菌落,在培养基上进行划线分离,再挑取具有典型特征的细菌单菌落进行进一步的分离纯化,反复多次后,挑取典型细菌单菌落,在培养基试管斜面上划线,进一步培养并保存。接下来进行菌株代谢产酶的初筛,将筛选出的菌株接种在产酶培养基的三角瓶中,摇床培养数小时,离心收集菌体,用缓冲液洗涤,加入壳聚糖,反应后于沸水浴灭酶。离心收集上清液,利用分析手段对上清液中壳寡糖成分进行分析。尔后还要进行菌株代谢产酶试验的复筛。还要测定菌株的各个理化指标数据,足见这项工作的任务量之大。当千辛万苦的筛选出好的菌株后,还要进行分离纯化,这一步骤更为困难。当找到分离纯化较好的菌株后,需要进一步测定其产酶的催化活性,往往还要应用化学诱变、物理辐射甚至基因工程等多种方法,使其催化活性提高,当提高其活性后,为保证其良好的传代,又要采用免疫细胞荧光化学染色方法进行标记,直到传到第2代乃至第10代都保持高催化活性,才算1个菌株筛选的初步成功。这样一个过程,又可能是几十天,也有可能是几百天,甚至有可能是几千天。1805课题组的科研人员,为找到催化效果最好的菌株,可以说夜以继日的工作着,正是凭借着这种严谨执著的工作作风,才最终找到了最合适的菌株,从而生产出最好的适合降解壳聚糖的酶。使用这种酶后,使得产业化生产壳寡糖成为可能。1805课题组在研制这个产品时付出了巨大的人力、物力、财力。
    更难能可贵的是,1805课题组还创造性的研发出一项制备分离壳寡糖的新工艺——酶反应—膜分离耦合技术。该工艺具有反应条件温和、可控制性强、节省时间、对环境污染小等优点,更为重要的是应用该方法可使所得产物壳寡糖的纯度得到大大提高,从而保证了所产壳寡糖的品质。
 

 
 
 
 

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