科研進(jìn)展
β-1,3-葡聚糖是一類廣泛分布于高等植物、細(xì)菌、真菌和藻類中的活性多糖,具有包括提高機體免疫力在內(nèi)的數(shù)十種功效,被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥保健、食品、化妝品和動物飼料等行業(yè)。谷物和酵母是商業(yè)化β-1,3-葡聚糖的主要生產(chǎn)來源,但這些細(xì)胞壁來源β-1,3-葡聚糖存在含量低(1-7%)、提取工藝復(fù)雜、水溶性低等缺點,有待開發(fā)新型β-1,3-葡聚糖資源。
中國科學(xué)院水生生物研究所藻類生物技術(shù)與生物能源中心以一株富含β-1,3-葡聚糖的馬勒姆杯棕鞭藻為研究對象,通過實施一系列的過程優(yōu)化,建立了該藻的異養(yǎng)高密度培養(yǎng)和β-1,3-葡聚糖高效生產(chǎn)工藝,最高生物量濃度和β-1,3-葡聚糖產(chǎn)量分別達(dá)到32和13.9 g L-1。在此基礎(chǔ)上,建立了水溶性β-1,3-葡聚糖的純化工藝,β-1,3-葡聚糖的純度達(dá)到95%以上。最后,利用斑馬魚尾鰭再生模型對金藻1,3-葡聚糖的活性進(jìn)行了評價,研究發(fā)現(xiàn)金藻β-1,3-葡聚糖具有促進(jìn)斑馬魚尾鰭再生和提高機體抗氧化能力的功效,且其對尾鰭再生的促進(jìn)效果優(yōu)于商業(yè)化酵母β-1,3-葡聚糖。
本研究提供了一種生產(chǎn)高水溶性生物活性β-1,3-葡聚糖的新途徑和新資源,對于推動藻源β-1,3-葡聚糖(尤其是金藻昆布多糖)的資源化利用具有重要意義。該工作近期以“High-cell-density cultivation of the flagellate alga Poterioochromonas malhamensis for biomanufacturing the water-soluble β-1,3-glucan with multiple biological activities”為題發(fā)表在Bioresource Technology雜志上(2021, https://doi.org/10.1016/j.biortech.2021.125447),博士后馬明洋和研究助理李艷華為共同第一作者,助理研究員金虎博士和胡強教授為通訊作者。該研究得到了國家重點研究項目藍(lán)色糧倉子課題(2018YFD0901500)、基金委青年項目(32002413)、博士后面上基金(2019M662749)和青島國家海洋科學(xué)與技術(shù)實驗室(MS2019NO03)的資助。
此外,該團(tuán)隊前期已完成圍繞藻種、培養(yǎng)工藝和活性應(yīng)用等不同方面的專利布局,申請相關(guān)專利三項,其中一項專利“一種金藻快速培養(yǎng)方法”獲得武漢分院第二屆知識產(chǎn)權(quán)創(chuàng)新大賽“專利之星”獎,并已完成技術(shù)轉(zhuǎn)讓。