海洋微生物多糖降解酶的研究進展

文霞 周少璐 楊秀茳 孫廷麗 謝小保

（廣東省微生物研究所 廣東省微生物分析檢測中心 省部共建華南應(yīng)用微生物國家重點實驗室 廣東省菌種保藏與應(yīng)用重點實驗室，廣州 510070）

海洋微生物多糖降解酶的研究進展

文霞 周少璐 楊秀茳 孫廷麗 謝小保

（廣東省微生物研究所 廣東省微生物分析檢測中心 省部共建華南應(yīng)用微生物國家重點實驗室 廣東省菌種保藏與應(yīng)用重點實驗室，廣州 510070）

多糖降解酶是一類能夠催化多糖分子內(nèi)糖苷鍵斷裂，使聚合度不斷降低，最終產(chǎn)生寡糖的水解酶。地球上微生物數(shù)量龐大，其產(chǎn)多糖降解酶種類豐富，尤其是海洋微生物多糖降解酶因其特異性的催化活性，在工業(yè)生產(chǎn)中具有重要的應(yīng)用前景。隨著海洋生物技術(shù)的快速發(fā)展，海洋微生物多糖降解酶的開發(fā)和利用已逐漸引起研究者的關(guān)注。綜述了海洋微生物多糖降解酶的主要類型及研究現(xiàn)狀，并討論了未來應(yīng)用及發(fā)展趨勢，以期為海洋微生物多糖降解酶的研究與開發(fā)提供參考。

海洋；微生物；多糖降解酶；應(yīng)用

海洋占全球面積的70%以上，蘊藏著豐富的微生物資源，海洋微生物因其生存環(huán)境的特殊性（如高溫、低溫、低營養(yǎng)、高鹽、高壓和低氧等），發(fā)展出獨特的代謝方式，并使其成為海洋生物活性物質(zhì)的重要來源。近幾年來，海洋微生物酶憑借其特殊的性能，正逐漸應(yīng)用于各行業(yè)中，高特異性的酶促反應(yīng)能減少副產(chǎn)物的生成，又能起到節(jié)約能源和保護環(huán)境的作用。其中有關(guān)海洋微生物碳源利用的多糖降解酶產(chǎn)量大、種類豐富，而且在發(fā)酵生產(chǎn)和生物質(zhì)能源利用中具有十分重要的應(yīng)用價值，已引起科研人員的廣泛關(guān)注。本文將對海洋微生物多糖降解酶的主要類型，目前的研究狀態(tài)以及未來發(fā)展趨勢作一綜述，以期為海洋微生物多糖降解酶的研究與開發(fā)提供參考。

1 海洋微生物多糖降解酶的主要類型

1.1 淀粉酶

淀粉酶是一種能夠催化水解淀粉的一類酶的總稱，根據(jù)淀粉酶作用于淀粉生成的還原糖的端基異構(gòu)類型的不同，可將其分為α-淀粉酶（EC 3.2.1.1）和β-淀粉酶（EC 3.2.1.2）。根據(jù)淀粉酶水解淀粉的不同方式，又可將其分成4大類：內(nèi)切淀粉酶（如細(xì)菌α-淀粉酶）、外切淀粉酶（如葡萄糖淀粉酶、β-淀粉酶及部分真菌α-淀粉酶）、脫枝酶（如普魯蘭酶、異淀粉酶等）和轉(zhuǎn)移酶（如麥芽糖轉(zhuǎn)糖基酶和環(huán)糊精轉(zhuǎn)移酶）。淀粉酶廣泛存在于自然界的微生物、植物和動物體中，其中微生物來源的淀粉酶提取工藝簡單、成本低、產(chǎn)量高、性質(zhì)穩(wěn)定、使用條件溫和，在工業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用。海洋微生物由于生活在特殊的海洋生態(tài)環(huán)境中，具有耐酸、耐堿、耐壓、耐低溫及耐高溫等特點，為特殊淀粉酶的開發(fā)和生產(chǎn)提供了重要來源。Legin等［1］從深海熱液區(qū)的269個分離株中篩選出了70株產(chǎn)淀粉酶的耐熱微生物，大多數(shù)的熱穩(wěn)定性淀粉酶來源于高度耐熱的古細(xì)菌Thermococcus。Zhang等［2］在南極洲深海沉積物中分離出大量產(chǎn)淀粉酶的嗜冷微生物Pseudomonas、Rhodococcus和Nocardiopsis。Qin等［3］發(fā)現(xiàn)海洋細(xì)菌Zunongwangia sp.能產(chǎn)生具有環(huán)糊精水解活性的α-淀粉酶AmyZl，其表現(xiàn)出極端的耐鹽性和冷適應(yīng)性，在4 mol/L NaCl溶液中保留有93%的活性，在0℃時仍有39%的活性。

1.2 纖維素酶

纖維素酶是一個多組分的酶系，根據(jù)纖維素酶催化功能的不同將其分為3類組分：內(nèi)切葡聚糖酶，簡稱CMC酶，可將纖維素水解為小分子纖維素或寡聚糖；外切葡聚糖酶，即纖維二糖水解酶，簡稱CBH，能將小分子纖維素或寡聚糖水解為纖維糊精和纖維二糖；纖維二糖酶，簡稱BG，將纖維糊精和纖維二糖最終水解為葡萄糖。因此，將纖維素完全降解為葡萄糖需要3種纖維素酶的協(xié)同作用來完成。纖維素酶廣泛存在于自然界的生物體中，細(xì)菌、真菌及動物等都能產(chǎn)生纖維素酶，但海洋微生物來源的纖維素酶在極端環(huán)境下有更高的酶活性，在工業(yè)應(yīng)用中具有極大的潛力。Saccharophagus degradans是一種革蘭染色陰性好氧細(xì)菌，被認(rèn)為是海洋微生物多糖降解菌群中最具代表性的種類，能降解大量的來源于海藻、植物和無脊椎動物的復(fù)雜多糖［4］，該菌的全基因組有180多個開放讀碼框能編碼水解植物細(xì)胞壁的全部多糖降解酶，蛋白質(zhì)組學(xué)分析顯示這些多糖降解酶由13個纖維素酶和7個輔助酶包括2個纖維糊精、3個纖維二糖、1個纖維糊精磷酸化酶和1個纖維二糖磷酸酶組成。徐慶強等［5］從青島近海海域海水中分離出一株產(chǎn)堿性纖維素酶的耐冷海洋菌株Cytophaga fucicola QM11，該菌的生長溫度范圍為4-48℃，QM11所產(chǎn)堿性纖維素酶最適反應(yīng)溫度為40℃，最適反應(yīng)pH為9.0。具有溶劑穩(wěn)定性的堿性纖維素酶被報道來源于溶劑耐受的海洋菌株Bacillus aquimaris［6］，在含有20%苯的溶劑中酶的穩(wěn)定性會增加，并且在相同濃度的甲醇、丙酮和甲苯中也有顯著的穩(wěn)定性，通過在兩種離子液體1-乙基-3-甲基咪唑甲磺酸鹽和1-乙基-3-甲基咪唑溴化物中預(yù)先培養(yǎng)后，酶活性可分別增加150%和155%。韓國學(xué)者 Lee 等［7］從慶尚道的近海海水中分離到一株產(chǎn)纖維素酶的海洋細(xì)菌Bacillus subtilis subsp. subtilis A-53，該菌所產(chǎn)纖維素酶的最適反應(yīng)溫度為50℃，最適反應(yīng)pH值為6.5，利用該菌進行了產(chǎn)酶試驗，在7 L和100 L反應(yīng)器中，CMC酶活可分別達到150.3 U/mL和196.8 U/mL。

1.3 幾丁質(zhì)酶

幾丁質(zhì)又稱為甲殼素，是由N-乙酰-D-氨基葡萄糖以β-1，4-糖苷鍵連接而成的長鏈多聚物，是節(jié)肢動物的外骨骼，包括昆蟲、甲殼類動物（軟體動物、螃蟹和蝦）、頭足類的內(nèi)殼（魷魚和章魚）及真菌細(xì)胞壁的主要組成部分。幾丁質(zhì)酶是一類專一性降解幾丁質(zhì)的酶系，主要由內(nèi)切幾丁質(zhì)酶、外切幾丁質(zhì)酶和β-N-乙酰己糖胺酶組成，微生物通過幾丁質(zhì)酶協(xié)同作用可以把幾丁質(zhì)降解為幾丁單糖或幾丁寡糖。幾丁質(zhì)酶降解幾丁質(zhì)得到的中間產(chǎn)物被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品加工、化妝品、飼料和造紙等行業(yè)，尤其是在農(nóng)作物病蟲害的生物防治中有顯著的效果［8，9］。幾丁質(zhì)是海洋環(huán)境含量最豐富的可再生資源，每年就有超過1011t幾丁質(zhì)形成，為提高幾丁質(zhì)的降解效率，人們一直致力于海洋環(huán)境中尋找高效的幾丁質(zhì)降解菌和活性更高的幾丁質(zhì)酶。王曉輝等［10］從大連渤海灣的底泥樣品中分離到1株高產(chǎn)低溫幾丁質(zhì)酶的海洋細(xì)菌 Pseudoalteromonas sp. DL-06，該菌株經(jīng)30 h搖瓶發(fā)酵后測定粗酶液幾丁質(zhì)酶酶活為9.184 U/mL，最適反應(yīng)溫度為15℃，60℃孵育1 h仍保持50%以上的酶活性，表明該低溫酶具有一定熱穩(wěn)定性。經(jīng)SDS-PAGE及酶譜分析，發(fā)現(xiàn)該菌株能夠產(chǎn)生至少3種以上不同分子質(zhì)量的幾丁質(zhì)酶組分。García-Fraga等［11］研究發(fā)現(xiàn)海洋嗜鹽古菌Escherichia coli CECT395可產(chǎn)生幾丁質(zhì)酶，在pH值為7.3，溫度為40℃時表現(xiàn)出最優(yōu)的催化活性，且其催化活性在pH值為6.0-8.5，溫度為25-45℃范圍內(nèi)有較高的穩(wěn)定性。Yang等［12］在海洋細(xì)菌Paenicibacillus barengoltzii 中發(fā)現(xiàn)一種新型幾丁質(zhì)酶基因PbChi70，并將其在大腸桿菌中克隆表達后，所產(chǎn)生的蛋白PbChi70在pH值為5.5、溫度為55℃時具有最好的酶活性，且在pH值為4.0-9.5之間保持穩(wěn)定的酶活性。

1.4 瓊膠酶

瓊膠酶是一種能夠降解瓊脂（由瓊脂糖和瓊脂膠組成）的多糖降解酶，是廣泛分布在海洋生物中的一種重要酶，根據(jù)其作用方式不同，可以把瓊膠酶分為α-瓊膠酶和β-瓊膠酶。α-瓊膠酶裂解瓊脂糖的α-1，3糖苷鍵，生成以3，6-內(nèi)醚-α-L半乳糖為還原性末端的的瓊寡糖系列；β-瓊膠酶裂解瓊脂糖的β-1，4糖苷鍵，生成以β-D-半乳糖為還原性末端的新瓊寡糖系列。經(jīng)瓊膠酶降解產(chǎn)生的瓊膠寡糖具有多種特殊功能：在醫(yī)藥領(lǐng)域，可作為抗癌藥、護肝藥、心血管藥或抗炎藥等應(yīng)用于臨床；在食品和化妝品領(lǐng)域，可作為天然防腐劑、甜味劑的充填劑及美白保濕劑或抗氧化劑等；在微生物學(xué)和分子生物學(xué)研究領(lǐng)域，可作為重要的工具酶用于分離制備海藻原生質(zhì)體，從海藻中提取不飽和脂肪酸、維生素、類胡蘿卜素及甜菜堿等生物活性物質(zhì)，可利用瓊膠酶降解瓊脂糖從瓊脂糖凝膠中回收DNA和RNA。因此，瓊膠酶及其產(chǎn)酶菌株是近年來海洋生物資源開發(fā)利用的熱點。馬芮萍等［13］從海洋紅樹林泥土中分離到一株產(chǎn)瓊膠酶的細(xì)菌Stenotrophomonas sp. NTa，可分泌α-瓊膠酶和β-瓊膠酶，所產(chǎn)瓊膠酶粗酶對檢測的抑制劑、去垢劑及變性劑有較好的抗性，具有潛在的開發(fā)利用價值。Lin等［14］從海洋細(xì)菌Agarivorans sp. HZ105中篩選出一個編碼瓊膠酶的基因，并將其在大腸桿菌中克隆表達后發(fā)現(xiàn)該酶可將瓊脂糖降解為新瓊四糖。另外一個瓊膠酶基因來源于海洋細(xì)菌Agarivorans sp. LQ48，該酶基因與Pseudoalteromonas sp. CY24的AgaB的序列相似度為73%，但該酶也能水解瓊脂糖的β-1，4-糖苷鍵，終產(chǎn)物為新瓊四糖和新瓊六糖，尤其是該酶能在pH3-10的范圍內(nèi)孵育1 h后還有95%的酶活力，這種特性在以往的瓊膠酶中相當(dāng)少見，提示該酶在日化行業(yè)和制藥業(yè)中具有很大的應(yīng)用潛力［15］。Yang等［16］從山東青島的海藻中分離出一株可產(chǎn)兩種β-瓊膠酶的細(xì)菌Agarivorans albus OAY2，經(jīng)優(yōu)化發(fā)酵條件后，瓊膠酶-a和瓊膠酶-b的酶活性可分別達到2 715 U/mg和1 338 U/mg。Liu等［17，18］從細(xì)菌Agarivorans albus OAY2中克隆了兩種新型的β-瓊膠酶基因agWH50C和AgWH50A，其中agWH50C與來源于Saccharophagus degradans 2-40的β-瓊膠酶Aga50D僅有45%的序列相似性，且降解產(chǎn)物僅為新瓊二糖；蛋白AgWH50A與來源于Agarivorans sp. QM38的蛋白AgaD02僅有53%的氨基酸序列同源性，其降解產(chǎn)物為新瓊四糖，這兩種瓊膠酶在工業(yè)上均具有較好應(yīng)用潛力。

1.5 卡拉膠酶

卡拉膠又稱角叉菜膠、鹿角菜膠，是自紅藻中提取的一種酸性多糖?？ɡz酶可水解卡拉膠的β-1，4糖苷鍵，生成一系列偶數(shù)的卡拉膠寡糖?？ɡz酶按照底物特異性分為3種：κ-卡拉膠酶，特異性作用于β-4-硫酸-D-半乳糖和α-3，6-內(nèi)醚-D-半乳糖之間的β-1，4-糖苷鍵，終產(chǎn)物為硫酸κ-新卡拉寡糖；ι-卡拉膠酶，特異性作用于β-4-硫酸-D-半乳糖和α-2-硫酸-3，6-內(nèi)醚-D-半乳糖之間的β-1，4-糖苷鍵，終產(chǎn)物為硫酸ι-新卡拉寡糖；λ-卡拉膠酶，特異性作用于β-2-硫酸-D-半乳糖和α-2，6-硫酸-D-半乳糖之間的β-1，4-糖苷鍵，終產(chǎn)物為硫酸λ-新卡拉寡糖。近年來研究顯示，卡拉膠寡糖具有免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗氧化、抗菌、抗病毒等活性，同時具有抑制血管生成、抗凝血及對放射性損傷的保護等作用［19］。因此，卡拉膠寡糖在生物醫(yī)藥等方面具有重要的研究價值和廣闊的開發(fā)前景，而海洋微生物因為其豐富的卡拉膠酶資源和多樣的酶特性，受到相關(guān)研究者的高度關(guān)注［20-22］。許彩云等［23］從紅樹林土壤腐葉中分離出能產(chǎn)卡拉膠酶的菌株，經(jīng)鑒定為細(xì)菌Pseudoalteromonas sp. ASY5，該菌株產(chǎn)生的κ-卡拉膠酶在較高的溫度和堿性條件下均具有較高的酶活性。Yao等［24］從卡拉膠生產(chǎn)基地沉積物分離出1 株產(chǎn)κ-卡拉膠酶的菌株Cellulophaga lytica strain N5-2，其最高產(chǎn)量可達到1 170 U/mL。胡秋實等［25］通過生理生化特性和16S rDNA序列分析發(fā)現(xiàn)印尼熱泉菌產(chǎn)卡拉膠酶量最高的菌株都屬于Anoxybacillus屬，其產(chǎn)生卡拉膠酶的最適反應(yīng)溫度均在70℃以上，較高的熱穩(wěn)定性可以在高溫的工業(yè)環(huán)境中發(fā)揮催化作用。同時在北極海水菌中發(fā)現(xiàn)4株產(chǎn)卡拉膠酶的最適反應(yīng)溫度均為20℃左右，可在低溫環(huán)境下發(fā)揮催化作用，而且其熱穩(wěn)定性較低，只需通過溫和的熱處理就可使酶失活，快速地終止反應(yīng)。

1.6 褐藻膠裂解酶

褐藻膠是一種源自褐藻類植物細(xì)胞壁的水溶性酸性多糖，褐藻膠裂解酶是一種專性裂解褐藻膠的多糖降解酶，可通過β消除反應(yīng)切斷酸性褐藻膠多糖糖苷鍵，并在新生成的非還原端C4，5間產(chǎn)生具有不飽和雙鍵結(jié)構(gòu)的寡糖產(chǎn)物。褐藻膠裂解酶按其對底物降解方式的不同分為多聚α-L-1，4-古羅糖醛酸裂解酶和多聚β-D-1，4-甘露糖醛酸裂解酶，其降解產(chǎn)物褐藻低聚糖具有獨特的生物活性和藥用價值，已開發(fā)和生產(chǎn)的國家級新藥PSS（藻酸雙脂鈉）、甘糖酯、海力特和已進入臨床的新型抗艾滋病藥物911等，其原料基礎(chǔ)均為褐藻低聚糖。因酶解反應(yīng)條件易于控制、底物特異性強、產(chǎn)率高、節(jié)能環(huán)保等諸多優(yōu)勢，海洋微生物產(chǎn)胞外褐藻膠裂解酶已成為目前制備褐藻低聚糖的主要工具酶。湯海青等［26］從大量的海水樣品中篩選分離出一株具有產(chǎn)褐藻膠裂解酶活力的菌株P(guān)seudoalteromonas tetraodonis QZ-4，其生長和產(chǎn)酶較穩(wěn)定，搖瓶培養(yǎng)的酶活力可達到135 U/mL，生長期較短，營養(yǎng)要求簡單，因此具有較高的生產(chǎn)潛力。Badur等［27］從海洋浮游細(xì)菌Vibrio splendidus 12B01中分離并純化出了4種褐藻膠裂解酶，分別是AlyA、AlyB、AlyD和AlyE，能快速降解低聚糖生成新陳代謝所需的單體物質(zhì)。Zhu等［28］從腐爛的褐藻中分離出了一株產(chǎn)新型褐藻膠裂解酶的細(xì)菌Microbulbifer sp. ALW1w，在以褐藻酸鈉作為底物時，所產(chǎn)褐藻膠酶在45℃和pH7.0時活性最高，且其活性可在pH5.0-9.0之間保持穩(wěn)定，在終濃度為0.5 mol/L NaCl溶液中酶活性可增加5.1倍，該褐藻膠酶可催化褐藻膠產(chǎn)生低聚合度的褐藻寡糖，該褐藻寡糖具有抗氧化活性，是一種潛在的天然抗氧化劑。

2 海洋微生物多糖降解酶的研究現(xiàn)狀

2.1 產(chǎn)酶微生物的篩選

目前，從海洋環(huán)境中分離出產(chǎn)多糖降解酶的微生物主要有假單孢菌（Pseudomonas）、產(chǎn)氣單孢菌（Aeromonas）、弧菌（Vibrio）、芽孢桿菌（Bacillus）、交替假單孢菌（Pseudoalteromonas）等不同種屬。篩選方法主要是采用添加有各種多糖（淀粉、纖維素、幾丁質(zhì)、瓊膠和褐藻膠等）的培養(yǎng)基，但有時多糖水解圈不易觀察，導(dǎo)致漏檢，因此，尋找簡便、高效的篩選方法一直是研究者們關(guān)注的熱點。Sawant等［29］用革蘭氏碘液取代培養(yǎng)基中的氯化十六烷基銨基吡啶，使無色的褐藻膠水解圈變?yōu)檩^易觀察的黃色水解圈，有效地避免了漏檢的發(fā)生，提高了篩選效率。同時，海洋微生物在漫長的演化過程中適應(yīng)了獨特的生存環(huán)境，其體內(nèi)特有的極端酶系是其賴以生存的保證，極端酶優(yōu)異的催化活性在眾多領(lǐng)域中有廣泛地應(yīng)用前景，因此極端酶的開發(fā)和利用已成為當(dāng)今研究的熱點。

2.2 提高海洋多糖降解酶高產(chǎn)菌株的產(chǎn)酶能力

由于生長環(huán)境和營養(yǎng)條件的變化等原因，從海洋中分離出來的野生菌株產(chǎn)多糖降解酶的活力均較低，同時微量的發(fā)酵中間產(chǎn)物可能干擾目標(biāo)酶的活性。因此，有必要提高多糖降解酶酶活力，為工業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。目前，主要通過以下途徑來提高海洋多糖降解酶高產(chǎn)菌株的產(chǎn)酶能力：（1）采用物理或化學(xué)等誘變方法使野生型菌株變?yōu)楦弋a(chǎn)酶的突變菌株。常見的物理方法有紫外線、X-射線、γ-射線、高能電子、快速中子等照射以及超聲波誘變和溫度誘變；化學(xué)方法如亞硝基胍、亞硝酸和DES等，相對于單一因素的誘變，有報道顯示復(fù)合誘變的效果會更好［30］。李鵬等［31］從浙江舟山群島海域潮間帶海泥樣中篩選到了一株產(chǎn)淀粉酶的玫瑰暗黃鏈霉菌A46，通過紫外線和DES誘變處理，得到一株酶活為105.6 U/mL的突變株，其酶活提高213.3%。（2）優(yōu)化產(chǎn)酶菌株的發(fā)酵條件。由于海洋環(huán)境中嗜冷、嗜鹽、嗜壓等微生物大量存在。因此，在優(yōu)化發(fā)酵條件時，應(yīng)考慮這些微生物生存的特殊環(huán)境，有研究者［31］采用響應(yīng)面分析法顯示溫度和鹽度對菌株 S. roseofulvus A46所產(chǎn)淀粉酶酶活的交互影響較強，在發(fā)酵過程中應(yīng)該優(yōu)先考慮鹽度的影響。同時，為了更好的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，利用經(jīng)濟有效的碳源是產(chǎn)酶條件優(yōu)化時需要考慮的因素。據(jù)報道，由海洋細(xì)菌Psychrobacter aquimaris LBH-10產(chǎn)生3種纖維素酶的最佳營養(yǎng)成分是米糠，微生物培養(yǎng)溫度在30℃同時保持通氣的狀態(tài)下，在100 L的生物反應(yīng)器里經(jīng)過72 h的反應(yīng)后，結(jié)晶纖維素酶、CMC酶和濾紙酶3種纖維素酶的最大產(chǎn)量分別為83.2 U/mL、388.7 U/mL和75.4 U/mL［32］。El-Sersy等［33］從海洋放線菌中篩選出的6株產(chǎn)CMC酶的菌株可以用稻草作為碳源，經(jīng)培養(yǎng)基和發(fā)酵參數(shù)的優(yōu)化后，可使酶的產(chǎn)量最大化。（3）產(chǎn)酶菌株的基因克隆和高效表達。利用分子生物學(xué)技術(shù)和重組DNA技術(shù)克隆多糖降解酶的基因，將其轉(zhuǎn)化至大腸桿菌、酵母等宿主細(xì)胞中進行表達，以大量生產(chǎn)多糖降解酶。Swift等［34］從菌株Microbulbifer sp. 6532A中克隆褐藻膠裂解酶基因，構(gòu)建表達載體并在大腸桿菌中進行表達，獲得37 kD的重組蛋白AlgMsp，該酶在pH8.0和0.2 mol/L NaCl條件下具有最高的活性。Ma等［35］從菌株Cellulophaga sp. QY3中克隆到ι-卡拉膠酶，并且成功構(gòu)建載體pET28-cgiB在大腸桿菌BL21中高效表達，該酶在無NaCl條件下仍具有活性，可應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。目前誘變育種已經(jīng)與基因工程進行了很好的結(jié)合，可獲得更加穩(wěn)定而高產(chǎn)的突變菌株［36］，同時構(gòu)建產(chǎn)酶工程菌后再優(yōu)化發(fā)酵條件，可使酶活力進一步提高。王振東等［37］從青島海域海蜇體中分離到一株產(chǎn)幾丁質(zhì)酶的嗜水氣單胞菌QDC01，從中克隆到幾丁質(zhì)酶基因，并構(gòu)建了原核表達載體在大腸桿菌中成功表達；通過優(yōu)化發(fā)酵條件后，菌株QDC01產(chǎn)酶活力可達0.58 U/mL，高于他人報道的氣單胞菌產(chǎn)酶活力。

2.3 分析多糖降解酶的結(jié)構(gòu)

通過了解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系，弄清多糖降解酶進行催化降解的作用機制，為多糖降解酶的分子改造和開發(fā)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，具體可通過對3-D結(jié)構(gòu)的分析結(jié)合生物信息學(xué)技術(shù)和基因工程技術(shù)使海洋微生物多糖降解酶具有特異性的功能結(jié)構(gòu)，使其能夠催化特異性的底物。有研究者通過比較嗜冷α-淀粉酶和與其結(jié)構(gòu)最接近的豬α-淀粉酶與抑制劑acarbose形成復(fù)合物的高分辨率的 x-衍射結(jié)構(gòu)證實了在嗜冷α-淀粉酶中，所有參與抑制劑形成氫鍵的24個氨基酸殘基都是嚴(yán)格保守的，同時也表明，嗜冷酶活性中心以外的改變可以使酶具有嗜冷催化的特征［38］。Zhang等［39］通過對糖苷水解酶GH5、GH12等一系列家族的纖維素酶序列、結(jié)構(gòu)進行大規(guī)模的統(tǒng)計分析，構(gòu)建了其序列進化樹及酶活性中心序列譜。這種基于結(jié)構(gòu)生物信息學(xué)的統(tǒng)計分析為進一步對纖維素酶分子進行理性設(shè)計奠定了理論基礎(chǔ)。吳麗云等［40］對Pseudomonas syringae褐藻膠裂解酶進行三維建模發(fā)現(xiàn)，與Sphingomonas sp. A1的褐藻膠裂解酶的三維結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)相似的空間結(jié)構(gòu)，其主要結(jié)構(gòu)為由螺旋構(gòu)成的柵狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)中也包含一個很深的隧道縫隙，預(yù)測該結(jié)構(gòu)有利于褐藻膠底物分子的滲入，并與酶催化位點相互作用。

3 海洋微生物多糖降解酶的發(fā)展趨勢

3.1 復(fù)蘇不可培養(yǎng)微生物

Kogure等［41］用直接活菌鏡檢計數(shù)法（direct viable count，DVC）發(fā)現(xiàn)海水中90%以上的細(xì)菌都是活的，但是在培養(yǎng)基平板上卻僅有少數(shù)的細(xì)菌（0.01%-0.1%）能形成可見的菌落，大多數(shù)海洋微生物在實驗室條件下都表現(xiàn)出不可培養(yǎng)狀態(tài)。隨著基因測序技術(shù)的快速發(fā)展，測序成本降低，宏基因組分析已成為一種常規(guī)技術(shù)，使海洋環(huán)境中的不可培養(yǎng)微生物逐漸受到研究者的關(guān)注。宏基因組技術(shù)是將樣品中的總DNA提取出來后，用核酸內(nèi)切酶進行部分消化，再與質(zhì)粒、黏粒及細(xì)菌人工染色體等載體連接，轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞，構(gòu)建成宏基因組文庫，再篩選新的活性物質(zhì)或基因，如多糖降解酶或相關(guān)基因［42］。但是，要研究海洋微生物產(chǎn)多糖降解酶的代謝多樣性、功能多樣性以及實現(xiàn)大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化，就必須對微生物進行純培養(yǎng)。目前，各種新的海洋微生物可培養(yǎng)技術(shù)蓬勃發(fā)展，如稀釋培養(yǎng)、高通量培養(yǎng)、擴散盒培養(yǎng)和微囊包埋等。最近，Oberhardt［43］及同事從一個大型資源庫提取了用來準(zhǔn)備讓微生物在其上生長的培養(yǎng)基的配方，以此建成一個被稱為KOMODO的數(shù)據(jù)庫，這個數(shù)據(jù)庫包括來自18 049 種不同微生物和3 335個培養(yǎng)基配方的信息，使得研究人員能夠?qū)Q定微生物在實驗室中生長的原理進行系統(tǒng)性研究。復(fù)蘇海洋不可培養(yǎng)微生物至關(guān)重要，因其不僅能夠促進新型海洋微生物多糖降解酶的研究進展，更是多糖降解酶商業(yè)化生產(chǎn)的前提和基礎(chǔ)。

3.2 海洋微生物多糖降解酶在非傳統(tǒng)行業(yè)的應(yīng)用

纖維素、木聚糖和木質(zhì)纖維素是多糖最主要的成分，它們大量存在于自然界中，而且是生物垃圾和工業(yè)垃圾的主要成分，降解這些成分可對環(huán)境保護起到至關(guān)重要的作用，同時纖維素酶和木質(zhì)纖維素酶可用于降解植物中復(fù)雜的多糖結(jié)構(gòu)，有利于生物燃料的生產(chǎn)。Wang 等［44］在南極洲發(fā)現(xiàn)了一株嗜冷菌 Pseudoalteromonas sp. NJ64，其產(chǎn)生的冷活性纖維素酶可以有效水解海帶渣中的纖維素，同時可生成高純度的生物乙醇。2012年Wargacki等［45］在Science上也發(fā)表了用褐藻膠裂解酶降解褐藻膠來生產(chǎn)生物乙醇的研究。Amin等［46］報道了一種含有α-淀粉酶的生物酶洗滌劑，其中α-淀粉酶來源于芽孢桿菌Bacillus sp. no. 195，同時報道了該生物酶洗滌劑作為物體表面清洗劑和紡織品清潔劑的使用方法。Souter等［47］發(fā)明了一種除臭清洗劑，其包含一種特殊的香料和α-淀粉酶。日本Kobayashi等［48］發(fā)現(xiàn)低分子量的新瓊二糖具有良好的保濕和美白效果。陳海敏等［49］研究發(fā)現(xiàn)聚合度10-30的瓊膠低聚糖在吸濕、保濕和美白方面的效果顯著，可作為保濕和美白成分添加于化妝品中。Yang等［12］從海洋細(xì)菌中得到一種幾丁質(zhì)酶PbChi70能高效地將幾丁質(zhì)降解為N-乙酰葡糖胺，其在醫(yī)療及皮膚護理方面具有較高的利用價值。

3.3 各種生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用

分子生物學(xué)是海洋生物學(xué)技術(shù)研究的基礎(chǔ)，在海洋微生物資源開發(fā)方面具有重要的作用，如對產(chǎn)多糖降解酶的海洋微生物進行基因工程研究時就需要分子生物學(xué)的方法。隨著新的生命科學(xué)實驗技術(shù)的不斷增多，微生物組學(xué)技術(shù)得到快速發(fā)展，如宏基因組學(xué)、蛋白組學(xué)等在海洋微生物鑒定、活性基因的篩選和蛋白表達等方面具有重要的利用價值。Wierzbicka-Wos等［50］以X-gal為底物對海水微生物文庫進行篩選，獲得一個GH1家族嗜冷活性的多功能基因，它同時具有半乳糖苷酶、葡萄糖苷酶、β-巖藻糖苷酶活性，且能水解熒光底物和β鍵連接的寡糖。然而組學(xué)技術(shù)所產(chǎn)生的大量生物學(xué)數(shù)據(jù)需要進行分析和處理，此時生物信息學(xué)技術(shù)應(yīng)運而生，如氨基酸序列的分析，未知蛋白結(jié)構(gòu)和功能的預(yù)測等。已有研究者采用生物信息學(xué)技術(shù)對褐藻膠裂解酶進行蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)預(yù)測及三維模建的研究［40］，Joo等［51］討論了蛋白質(zhì)組研究嗜鹽古生菌和引入有效篩查程序，預(yù)測和確認(rèn)新嗜鹽酶的功能。為了更深入地研究核酸、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，需要結(jié)構(gòu)生物學(xué)和蛋白質(zhì)工程學(xué)的研究方法，雖然目前該方法在海洋生物技術(shù)中應(yīng)用不多，但是在海洋微生物多糖降解酶的修飾和改造方面具有重要利用前景，如可利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)增強酶的活性，增強有機溶劑或其他化學(xué)品的耐受性，底物結(jié)合特異性及極端條件的耐受性等。Voutilainen等［52］通過改造分子結(jié)構(gòu)域的方式將具有一定個數(shù)的二硫鍵的CBM融合到纖維素酶中，可以提高纖維素酶的熱穩(wěn)定性和活性。隨著后基因組時代的來臨，從整體上研究生命體系的系統(tǒng)生物學(xué)已進入全球迅速發(fā)展時代，在此基礎(chǔ)之上，出現(xiàn)了可對生命體進行合成、構(gòu)建的合成生物學(xué)技術(shù)，有研究報道系統(tǒng)生物學(xué)與合成生物學(xué)工具可用于生物燃料生產(chǎn)菌株的構(gòu)建方面［53，54］。海洋微生物多糖降解酶是海洋生物活性酶中極其重要的一部分，充分應(yīng)用海洋生物技術(shù)對海洋微生物多糖降解酶的開發(fā)至關(guān)重要。

3.4 多糖降解酶的商業(yè)化生產(chǎn)

有一些海洋微生物多糖降解酶表現(xiàn)出工業(yè)應(yīng)用的巨大潛力，但是對其大規(guī)模的開發(fā)工藝還少有報道。大多數(shù)有意義的酶僅僅局限在理化性質(zhì)的研究，克隆和高效表達以及實驗室規(guī)模的產(chǎn)物優(yōu)化和結(jié)構(gòu)鑒定，并沒有更進一步的研究。纖維素酶由于其廣泛地應(yīng)用在20世紀(jì)60年代就已實現(xiàn)商品化，但早期僅限于陸源微生物產(chǎn)纖維素酶的研究。在食品加工行業(yè)具有極大商業(yè)化潛力的嗜冷木聚糖酶是一種分離自南極微生物的多糖降解酶，目前已獲得相關(guān)專利［55-57］。但是，在對一些海洋微生物多糖降解酶進行工業(yè)化或生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的試驗中發(fā)現(xiàn)，實現(xiàn)其商業(yè)化的一個主要挑戰(zhàn)是缺乏大規(guī)模低成本的生產(chǎn)工藝，而極端來源的多糖降解酶可為解決該問題帶來希望，首先需要通過基因克隆和高效表達來滿足微生物最佳生長和酶生產(chǎn)所需要的極端環(huán)境，為了保證大量酶的供應(yīng)，應(yīng)對下游加工過程中大規(guī)模的生產(chǎn)工藝進行深入研究。然而，隨之而來的另一個巨大挑戰(zhàn)是如何篩選適合用于工業(yè)化生產(chǎn)的酶，盡管許多生產(chǎn)廠房可以通過改變生產(chǎn)環(huán)境來滿足酶生產(chǎn)的條件，但是這需要大量的經(jīng)濟投入。在現(xiàn)有的生產(chǎn)條件下，找到一個更加合適的酶可能是最經(jīng)濟的方法，但是任何一種多糖降解酶的活性和物理特性的調(diào)控都是系統(tǒng)而復(fù)雜的工作，需要結(jié)合目前不斷進步的生物技術(shù)工具來實現(xiàn)，這可能是海洋微生物多糖降解酶實現(xiàn)商業(yè)化的關(guān)鍵。

4 展望

海洋微生物多糖降解酶是海洋微生物新型活性酶的重要分支，極端環(huán)境的性質(zhì)和多功能的催化活性使海洋微生物多糖降解酶在工業(yè)生產(chǎn)中具有極大的應(yīng)用潛力，同時亦可作為重要的工具應(yīng)用于生物技術(shù)研究中，但是從酶資源的篩選到商業(yè)化應(yīng)用是一個復(fù)雜而艱難的過程，還需要大量的研究與開發(fā)，隨著各種先進技術(shù)的不斷發(fā)展及各國對海洋生物酶研究領(lǐng)域的關(guān)注，海洋微生物產(chǎn)酶資源的大量開發(fā)及商業(yè)化生產(chǎn)將指日可待。

［1］Legin E, Ladrat C, Godfroy A, et al. Thermostable amylolytic enzymes of thermophilic microorganisms from deep-sea hydrothermal vents［J］. Comptes Rendus de l'Académie des Sciences-Series IIISciences de la Vie, 1997, 320（11）：893-898.

［2］Zhang JW, Zeng RY. Psychrotrophic amylolytic bacteria from deep sea sediment of Prydz Bay, Antarctic：diversity and characterization of amylases［J］. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 2007, 23（11）：1551-1557.

［3］Qin Y, Huang Z, Liu Z. A novel cold-active and salt-tolerantαamylase from marine bacterium Zunongwangia profunda：molecular cloning, heterologous expression and biochemical characterization［J］. Extremophiles, 2014, 18（2）：271-281.

［4］Taylor LE, Henrissat B, Coutinho PM, et al. Complete cellulase system in the marine bacterium Saccharophagus degradans strain 2-40T［J］. Journal of Bacteriology, 2006, 188（11）：3849-3861.

［5］ 徐慶強, 張志明, 王延明, 等. 產(chǎn)堿性纖維素酶海洋細(xì)菌的篩選,鑒定及酶學(xué)性質(zhì)研究［J］. 海洋科學(xué), 2009, 33（7）：1-5.

［6］Trivedi N, Gupta V, Kumar M, et al. Solvent tolerant marine bacterium Bacillus aquimaris secreting organic solvent stable alkaline cellulase［J］. Chemosphere, 2011, 83（5）：706-712.

［7］Lee BH, Kim BK, Lee YJ, et al. Industrial scale of optimization for the production of carboxymethylcellulase from rice bran by a marine bacterium, Bacillus subtilis subsp. subtilis A-53［J］. Enzyme and Microbial Technology, 2010, 46（1）：38-42.

［8］Horn SJ, Sikorski P, Cederkvist JB, et al. Costs and benefits of processivity in enzymatic degradation of recalcitrant polysaccharides［J］. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2006, 103（48）：18089-18094.

［9］Bhattacharya D, Nagpure A, Gupta RK. Bacterial chitinases：properties and potential［J］. Critical Reviews in Biotechnology, 2007, 27（1）：21-28.

［10］王曉輝, 趙勇, 趙小明, 等. 海洋低溫幾丁質(zhì)酶菌株篩選、鑒定及酶譜分析［J］. 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2014, 23（9）：92-97.

［11］García-Fraga B, Da Silva AF, López-Seijas J, et al. Functional expression and characterization of a chitinase from the marine archaeon Halobacterium salinarum CECT 395 in Escherichia coli［J］. Applied Microbiology and Biotechnology, 2014, 98（5）：2133-2143.

［12］Yang S, Fu X, Yan Q, et al. Cloning, expression, purification and application of a novel chitinase from a thermophilic marine bacterium Paenibacillus barengoltzii［J］. Food Chemistry, 2016, 192：1041-1048.

［13］馬芮萍, 朱艷冰, 倪輝, 等. 一株產(chǎn)瓊膠酶細(xì)菌的分離、鑒定及其瓊膠酶基本性質(zhì)［J］, 微生物學(xué)報, 2015, 54（5）：543-551.

［14］Lin B, Lu G, Zheng Y, et al. Gene cloning, expression and characterization of a neoagarotetraose-producingβ-agarase from the marine bacterium Agarivorans sp. HZ105［J］. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 2012, 28（4）：1691-1697.

［15］Long M, Yu Z, Xu X. A novel β-agarase with high pH stability from marine Agarivorans sp. LQ48［J］. Marine Biotechnology, 2010, 12（1）：62-69.

［16］Yang M, Mao X, Liu N, et al. Purification and characterization of two agarases from Agarivorans albus OAY02［J］. Process Biochemistry, 2014, 49（5）：905-912.

［17］Liu N, Mao X, Du Z, et al. Cloning and characterisation of a novel neoagarotetraose-forming-β-agarase, AgWH50A from Agarivorans gilvus WH0801［J］. Carbohydrate Research, 2014（388）：147-151.

［18］Liu N, Mao X, Yang M, et al. Gene cloning, expression and characterisation of a newβ-agarase, AgWH50C, producing neoagarobiose from Agarivorans gilvus WH0801［J］. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 2014, 30（6）：1691-1698.

［19］Prajapati VD, Maheriya PM, Jani GK, et al. Carrageenan：a natural seaweed polysaccharide and its applications［J］. Carbohydrate Polymers, 2014（105）：97-112.

［20］Liu Z, Li G, Mo Z, et al. Molecular cloning, characterization, and heterologous expression of a newκ-carrageenase gene from marine bacterium Zobellia sp. ZM-2［J］. Applied Microbiology and Biotechnology, 2013, 97（23）：10057-10067.

［21］Li J, Hu Q, Seswita-Zilda D. Purification and characterization of a thermostable -carrageenase from a hot spring bacterium, Bacillus sp.［J］. Biotechnology Letters, 2014, 36（8）：1669-1674.

［22］ Ma S, Tan YL, Yu WG, et al. Cloning, expression and characterization of a new ι-carrageenase from marine bacterium, Cellulophaga sp［J］. Biotechnology Letters, 2013, 35（10）：1617-1622.

［23］許彩云, 朱艷冰, 倪輝, 等. 一株產(chǎn)卡拉膠酶細(xì)菌的分離鑒定及其酶學(xué)性質(zhì)［J］. 微生物學(xué)報, 2015, 55（2）：140-148.

［24］Yao Z, Wang F, Gao Z, et al. Characterization of aκ-carrageenase from marine Cellulophaga lytica strain N5-2 and analysis of its degradation products［J］. International Journal of Molecular Sciences, 2013, 14（12）：24592-24602.

［25］胡秋實, 蘇忠亮, 李 江. 兩種極端環(huán)境微生物產(chǎn)卡拉膠酶的研究［J］, 化學(xué)與生物工程, 2014, 31（5）：17-20.

［26］湯海青, 歐昌榮, 鄭曉冬. 1 株產(chǎn)褐藻膠裂解酶海洋細(xì)菌的分離鑒定及其酶學(xué)性質(zhì)［J］. 浙江大學(xué)學(xué)報, 2013, 39（4）：387-395.

［27］Badur AH, Jagtap SS, Yalamanchili G, et al. Characterization of the alginate lyases from Vibrio splendidus 12B01［J］. Applied and Environmental Microbiology, 2015, AEM. 03460-14.

［28］Zhu Y, Wu L, Chen Y, et al. Characterization of an extracellular biofunctional alginate lyase from marine Microbulbifer sp. ALW1 and antioxidant activity of enzymatic hydrolysates［J］. Microbiological Research, 2016（182）：49-58.

［29］Sawant SS, Salunke BK, Kim BS. A rapid, sensitive, simple plate assay for detection of microbial alginate lyase activity［J］. Enzyme and Microbial Technology, 2015（77）：8-13.

［30］Afifi AF, Abo-Elmagd HI, Housseiny MM. Improvement of alkaline protease production by Penicillium chrysogenum NRRL 792 through physical and chemical mutation, optimization, characterization and genetic variation between mutant and wildtype strains［J］. Annals of Microbiology, 2014, 64（2）：521-530.

［31］李鵬, 王健鑫, 羅紅宇. 一株產(chǎn)淀粉酶海洋放線菌菌株的選育及發(fā)酵條件的研究［J］. 水產(chǎn)學(xué)報, 2014, 38（12）：2059-2067.

［32］Kim HJ, Lee YJ, Gao W, et al. Statistical optimization of fermentation conditions and comparison of their influences on production of cellulases by a psychrophilic marine bacterium, Psychrobacter aquimaris LBH-10 using orthogonal array method［J］. Biotechnology and Bioprocess Engineering, 2011, 16（3）：542-548.

［33］El-Sersy NA, Abd-Elnaby H, Abou-Elela GM, et al. Optimization, economization and characterization of cellulase produced by marine Streptomyces ruber［J］. African Journal of Biotechnology, 2013, 9（38）：6355-6364.

［34］Swift SM, Hudgens JW, Heselpoth RD, et al. Characterization of AlgMsp, an Alginate Lyase from Microbulbifer sp. 6532A［J］. PLoS One, 2014, 9（11）：e112939.

［35］ Ma S, Tan YL, Yu WG, et al. Cloning, expression and characterization of a newι-carrageenase from marine bacterium, Cellulophaga sp.［J］. Biotechnology Letters, 2013, 35（10）：1617-1622.

［36］Wang F, Hao J, Yang C, et al. Cloning, expression, and identification of a novel extracellular coldadapted alkaline protease gene of the marine bacterium strain YS- 80- 122［J］. Applied Biochemistry and Biotechnology, 2010, 162（5）：1497-1505.

［37］王振東, 羅春艷, 楊晨, 等. 海洋細(xì)菌QDC01的鑒定及其幾丁質(zhì)酶基因的克隆與分析［J］. 農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)報, 2013, 21（6）：734-744.

［38］Aghajari N, Feller G, Gerday C, et al. Structural basis ofα-amylase activation by chloride［J］. Protein Science, 2002, 11（6）：1435-1441.

［39］Zhang X, Li D, Wang L, et al. Molecular engineering of cellulase catalytic domain based on glycoside hydrolase family［J］. Chinese Journal of Biotechnology, 2013, 29（4）：422-433.

［40］吳麗云, 劉韓, 倪輝, 等. Pseudomonas syringae 褐藻膠裂解酶基因的克隆及信息學(xué)分析［J］. 集美大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版, 2015, 20（3）：179-185.

［41］Kogure K, Simidu U, Taga N. A tentative direct microscopic method for counting living marine bacteria［J］. Canadian Journal of Microbiology, 1979, 25（3）：415-420.

［42］Keller M, Zengler K. Tapping into microbial diversity［J］. Nature Reviews Microbiology, 2004, 2（2）：141-150.

［43］Oberhardt MA, Zarecki R, Gronow S, et al. Harnessing the landscape of microbial culture media to predict new organismmedia pairings［J］. Nature Communications, 2015（6）：1-14.

［44］Wang YB, Gao C, Zheng Z, et al. Immobilization of cold-active cellulase from antarctic bacterium and its use for kelp cellulose ethanol fermentation［J］. BioResources, 2015, 10（1）：1757-1772.

［45］Wargacki AJ, Leonard E, Win MN, et al. An engineered microbial platform for direct biofuel production from brown macroalgae［J］. Science, 2012, 335（6066）：308-313.

［46］Amin NS, Estabrook M, Jones BE, et al. Detergent compositions and methods of use for an alpha-amylase polypeptide of Bacillus species 195：US, 8, 470, 758［P］. 2013-6-25.

［47］Souter PF, Jackson M, Clare JR, et al. Cleaning composition：US, 14/277, 179［P］. 2014-5-14.

［48］Kobayashi R, Takisada M, Suzuki T, et al. Neoagarobiose as a novel moisturizer with whitening effect［J］. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, 1997, 61（1）：162-163.

［49］陳海敏, 嚴(yán)小軍, 駱其君, 等. 一種瓊膠低聚糖在化妝品中的應(yīng)用：中國, 200910099054. 7［P］. 2010-12-01.

［50］Wierzbicka-Wos A, Bartasun B, Cieslinski H, et al. Cloning and characterization of a novel cold-active glycoside hydrolase family 1 enzyme withβ-glucosidase, β-fucosidase andβ-galactosidase activities［J］. BMC Biotechnology, 2013, 13（1）：22-34.

［51］Joo WA, Kim CW. Proteomics of halophilic archaea［J］. Journal of Chromatography B, 2005, 815（1）：237-250.

［52］Voutilainen SP, Boer H, Alapuranen M, et al. Improving the thermostability and activity of Melanocarpus albomyces cellobiohydrolase Cel7B［J］. Applied Microbiology and Biotechnology, 2009, 83（2）：261-272.

［53］Dellomonaco C, Fava F, Gonzalez R. The path to next generation biofuels：successes and challenges in the era of synthetic biology［J］. Microb Cell Fact, 2010, 9（3）：1-15.

［54］Clomburg JM, Gonzalez R. Biofuel production in Escherichia coli：the role of metabolic engineering and synthetic biology［J］. Applied Microbiology and Biotechnology, 2010, 86（2）：419-434.

［55］Collins T, Hoyoux A, Dutron A, et al. Use of glycoside hydrolase family 8 xylanases in baking［J］. Journal of Cereal Science, 2006, 43（1）：79-84.

［56］Dutron A, Georis J, Genot B, et al. Use of family 8 enzymes with xylanolytic activity in baking：US, 8, 192, 772［P］. 2012-6-5.

［57］Georis J, Dauvrin T, Hoyoux A, et al. Novel xylanases and their use：US, 10/592, 281［P］. 2005-3-11.

（責(zé)任編輯 狄艷紅）

Research Progress on Polysaccharide-degrading Enzymes from Marine Microorganism

WEN Xia ZHOU Shao-lu YANG Xiu-jiang SUN Ting-li XIE Xiao-bao
（Guangdong Institute of Microbiology，Guangdong Detection Center of Microbiology，State Key Laboratory of Applied Microbiology Southern China，Guangdong Provincial Key Laboratory of Microbial Culture Collection and Application，Guangzhou 510070）

Polysaccharide-degrading enzymes are a class of hydrolase that can catalyze the cleavage of glycosidic bond in polysaccharide molecules，consequently reduce the degree of polymerization，and eventually produce oligosaccharides. There are huge number of microbes on the Earth，thus the variety of polysaccharide-degrading enzymes is broad. Particularly polysaccharide-degrading enzymes from marine microorganism，due to their specific catalytic activities，presented an important industry application prospect. With the rapid development of marine biotechnology，the development and utilization of polysaccharide-degrading enzymes from marine microorganism have gradually attracted researchers’ attentions. In this paper，the main types and the status of current research on polysaccharide-degrading enzymes from marine microorganism are reviewed，and the trends of application and development are summarized，aiming at providing references for the research and development of polysaccharide-degrading enzymes from marine microorganism.

marine；microorganism；polysaccharide-degrading enzymes；application

10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2016.11.005

2016-03-25

廣東省科技攻關(guān)資助項目（2006B36501003）

文霞，女，碩士，工程師，研究方向：微生物活性物質(zhì)的篩選；E-mail：wexi153589@163.com

謝小保，男，研究員，研究方向：霉腐微生物的防治及活性物質(zhì)分析； E-mail：xiaobaoxie@126.com