德国研究揭示新型耐热海藻酸裂解酶

海藻酸（海藻酸）是褐藻细胞壁中的主要成分，由β-d-甘露糖醛酸和α-l-古洛糖醛酸以不同序列排列组成的线性多糖。这种天然高分子在食品、化妆品及医药领域应用广泛，其低聚糖衍生物更具备益生元、抗炎及抗肿瘤等生物活性。然而，如何高效、精准地将其解聚为特定结构的高附加值产物，一直是生物制造领域的难点。

近日，德国研究团队在《frontiers in bioengineering and biotechnology》发表成果，从海洋嗜热菌rhodothermus marinus（菌株mat378）中成功克隆并表达了两种新型海藻酸裂解酶基因：alyrm3和alyrm4。这两种酶分别属于多糖裂解酶pl39家族和pl17家族，是目前已知热稳定性zui强的海藻酸裂解酶之一。其中，alyrm3的zui适反应温度约为75°c，alyrm4则高达81°c，且分别在ph 5.5和6.5时表现出活性。

研究团队通过核磁共振（nmr）等精细分析发现，alyrm3是一种内切酶，能随机切断海藻酸长链；而alyrm4则是外切酶，能从寡聚糖链的非还原端逐个切下单体。这种互补的催化机制，使得两者在工业应用中具有极大的协同潜力。特别是在高温环境下，嗜热酶不仅能提高底物溶解度、降低粘度，还能有效抑制杂菌污染，大幅降低下游纯化成本。

该研究不仅丰富了全球海藻酸裂解酶的酶库，更为利用褐藻生物质生产生物燃料、高值化学品（如2-酮-3-脱氧葡萄糖酸）提供了强有力的工具。对于中国而言，随着“双碳”战略的推进，开发耐高温、高效率的酶制剂是提升海藻资源利用率的关键。中国企业在布局海洋生物制造时，可重点关注此类嗜热酶的应用场景，探索其在高温连续化生产中的产业化潜力。