BMC： 新型碱性果胶酶研究取得新进展

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BMC： 新型碱性果胶酶研究取得新进展

碱性果胶酶（EC:4.2.2.2）是一类在碱性条件下，以反式消去作用断开果胶质主链，产生不饱和的寡聚半乳糖醛酸的酶，在纺织工业的麻类脱胶、棉织品精炼等领域内有着广泛的应用。我国是麻类生产大国，种植面积和麻类纤维产量均居世界前列。传统麻类脱胶工艺采用化学脱胶，虽然脱胶效果比较好，但是在煮练过程中，由于大量使用了强碱、强酸和脱胶剂，存在着生产劳动强度大、高能耗、污染严重、对纤维有一定损失等弊端。与此相比，酶法脱胶技术具有专一性强、条件温和、低能耗、环保和工艺简单等优势，将是麻类生产的必然趋势，具有巨大的市场前景。相比于传统的高碱、高温处理手段，使用碱性果胶酶不仅对果胶质有较好的去除作用，对天然纤维素纤维损伤较小，而且可以减少材料消耗和环境负担，为纺织工业开辟了一条绿色清洁生产之路。
中科院天津工业生物技术研究所宋江宁研究员带领的结构生物信息学与整合系统生物学研究组针对新型、高效、耐高温碱性果胶酶的挖掘这一关键环节，开展了一系列深入的研究工作。研究组从天津沿海的高碱性土壤中筛选出一株具有碱性果胶酶分泌能力的菌株，经鉴定发现属于类芽孢杆菌属（Paenibacillus）。使用简并PCR的方法，从其基因组中克隆得到一条碱性果胶酶的部分片段，并根据该片段设计特异性引物通过反向PCR的方法，获得了该基因的全长及上下游序列，并在大肠杆菌中实现了表达。
通过对其酶学性质的研究和麻类脱胶效果的评估，发现该酶具有很大的实际应用潜力。该基因在大肠杆菌中的胞外表达效果良好，摇瓶水平上的产量即可达到2,467 U/mL和89.2%的分泌率，远高于同行报道的水平。经过在发酵罐上的进一步优化，其产量可达3,200 U/mL，并具有进一步工艺优化的潜力，有利于将来的工业化大生产的应用，以提高我国在重要工业酶的发酵生产和纺织工业清洁化生产等关键技术领域的研究水平。
该研究得到中国科学院百人计划（择优）、中国科学院知识创新工程项目（KSCX2-EW-G-8）和天津市重大科技攻关项目（10ZCKFSY05600）的资助，并已申请2项国家专利（201210064549.8和201310155628.4）。