幾丁質廣泛存在于甲殼類動物的外殼、昆蟲的甲殼和真菌的胞壁中,在醫藥、化工、保健食品等方面具有重要的用途,有廣闊的應用前景。粘孢子蟲近年來已發展成危害嚴重的水產動物病害之一,但因其包囊壁中含有幾丁質,從而具有極強的抗干擾能力,難以防治。同時,科研人員發現,天然的蝦蟹貝類的殼在自然界中很難降解,而其殼的主要成分是幾丁質,這不僅造成嚴重的環境污染,同時也是幾丁質資源的極大浪費。目前已報道的幾丁質酶普遍存在表達量及活力低的問題,同時對天然的蝦蟹殼的降解效果不佳,因此研制出一種新型能夠有效降解粘孢子蟲幾丁質殼瓣,同時可以降解蝦蟹殼的幾丁質酶具有重要的實際意義。
從中國農業科學院飼料研究所獲悉,周志剛研究員帶領水產動物飼料團隊,研制出新型幾丁質降解酶。這種新型降解酶可以在實際水產養殖環境條件下發揮作用。通過35天水產養殖飼喂實驗發現,用低濃度的添加該酶的飼料飼喂羅非魚,可以顯著提高羅非魚的體重(增重率為10.89%),有效地提高飼料利用率;顯著降低了羅非魚的應激性,對魚體安全無刺激;顯著提高魚體的抗炎抗感染能力;明顯地提高魚體對病原菌的免疫保護率。這為幾丁質酶在養殖業的應用提供了新的思路和方法。
據周志剛介紹,他們從池塘底泥中篩選分離得到一株具有降解粘孢子蟲幾丁質殼瓣能力的細菌(Aeromonas veronii B565),并從該菌株中克隆了幾丁質酶基因ChiB565,在畢赤酵母表達系統中進行了高效表達,并對其酶學性質進行分析。研究結果表明,ChiB565在畢赤酵母系統高效表達出目的蛋白具有高酶活力(112.9 U/mL)和高比活力(557 U/mg)。純化后通過分析酶學性質,發現ChiB565酶最優的降解底物為膠體幾丁質,同時可以降解蝦殼粉、幾丁質粉末及大麥葡聚糖;其最適反應溫度為50°C,最適pH值為5.0。研究還發現多種金屬離子及中性蛋白酶對該酶的活性沒有顯著的影響,該特性十分有利于此酶在水產飼料中的推廣應用。
另據介紹,幾丁質是一種直鏈狀高分子生物多聚體,廣泛分布于自然界中,是世界上含量僅次于纖維素的第二大生物高聚物,每年的生物合成量達上百億噸。幾丁質經降解后產生幾丁寡糖類生物活性物質,具有免疫調節、降低膽固醇、增加真空食品的保質期、促進水稻防御系統、吸附處理工業廢水等作用,是目前幾丁質工業中的高附加值產品。ChiB565酶是國內外報道的首個可以降解蝦殼粉的幾丁質酶,可當做水產養殖飼用酶制劑。
相關研究成果發表于《應用微生物生物工程(Appl Microbiol Biotechnol)》上。
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http://link.springer.com/article/10.1007/s00253-013-5023-6。(通訊員 王苑)