科创中国

农、林、牧、渔业,农、林、牧、渔专业及辅助性活动

近年来随着社会的发展，在人类健康、食品原料、个人护理、动物营养、农业生产等领域对高活性功能因子需求量不断增加，而甲壳素在自然界中储量巨大，是仅次于纤维素的第二大天然多糖，壳寡糖、甲壳寡糖等甲壳类低聚糖甲壳素的衍生产品具有独特的生理活性，在食品、医药、农业和日用化工等领域具有广泛的应用，自2014年起国内甲壳类低聚糖需求量增速稳定在10%以上，行业处于高速成长阶段。 传统甲壳类低聚糖的制备主要采用酸碱预处理、酸解或与酶解制备联用的方法，生产成本高且制备的产品品质差，酶法制备甲壳类低聚糖已成为一种发展趋势。酶解法具有反应条件温和、产物均一度高、制备过程无污染等特点，是一种绿色、经济、高效的生产方法，但目前酶解法所需酶来源少、产量低，相关研究大多停留在实验室研究阶段，难以实现规模化应用，导致市场上高端甲壳类低聚糖供不应求，价格高昂。 本项目通过搭建甲壳类低聚糖加工专用酶库及相应酶高效制备体系，实现甲壳类低聚糖的全酶法制备技术的从头研发到规模化量产，为甲壳类低聚糖的绿色高质高效生产提供技术支撑和理论支持。

（1）对不同来源的甲壳类低聚糖专用酶进行基因搜寻和外源重组克隆表达，研究其降解特性、应用性能和产物组成，系统阐明甲壳类多糖生物转化机制，建立了基于甲壳类生物资源“全基因组序列分析-营养成分结构鉴定-途径蛋白功能解析”的加工专用酶高通量挖掘策略，构建得到甲壳类低聚糖加工专用酶库。 （2）采用酶进化统计分析、活性中心结构解析、分子模拟、定向进化及定向改造等技术手段优化酶的特异性、稳定性及其靶向活性产物的催化效率。创新强化重组蛋白分泌的工艺，形成适合大规模工业化生产的重组酶高效分泌表达的新策略。 （3）建立多酶固定化级联反应可控技术，通过固定化酶膜反应器实现多酶协同制备精准结构甲壳类低聚糖，实现了酶催化与产物分离的同步进行。以微生物反应过程和工程化技术为基础，通过微生物在反应器中的生长代谢合成所需产物，后期通过相关分离纯化技术对产物进行精制，实现甲壳类低聚糖的全酶低成本规模化生产。

团队主要研究领域为应用酶工程、代谢工程和发酵工程等生化工程技术进行海洋生物资源开发和海洋食品、功效物质与材料的生物制造研究，主要有以下四个方面：海洋食品酶学与生物催化、海洋生物资源利用与水产品生物加工、海洋功效物质的合成生物学与系统代谢工程、生物材料制备与应用。研究团队承担/参与包括国家杰出青年基金、国家重点研发计划在内的国家自然科学基金委、农业部、科技部以及省市级研究课题30余项，发表学术论文100余篇，授权国家发明专利30余项，并获得包括神农中华农业科技一等奖和教育部技术发明二等奖在内的各类科技奖励10余项。

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