上海海洋大学参加申报江苏省轻工业科学技术奖的公示

发布于：2019/04/26 浏览次数:284

上海海洋大学参加申报2019年度江苏省轻工业科学技术奖的项目公示如下：

项目总体情况：

成果名称	新型海洋酶制剂开发关键技术与应用
申报奖励种类	技术发明奖
主要完成人	王淑军，吴文惠，房耀维，吕明生，焦豫良
完成单位	淮海工学院，上海海洋大学
项目简介	目前，全球酶制剂总产值超70亿美元，并以平均8.2%的速度逐年增长。开发性能更优、具有自主知识产权的新颖酶制剂可提高我国国内外市场竞争力，蕴含着巨大经济价值。相比陆源微生物，海洋微生物因生境多样，产生特异性显著的酶类，成为新酶开发的最重要资源之一。然而，海洋酶制剂的开发具有合成过程定向调控困难、新颖酶催化及稳定性机制不明确、应用转化少等问题。基于这些问题，在国家海洋"863计划"等项目资助下，课题组经过多年攻关，开发了具有自主知识产权和适合工业化要求的高活性、高稳定性的新型海洋酶，创制了系列酶制剂及应用技术体系。属于生物工程、发酵工程和酶工程领域。 1. 技术内容 (1) 筛选深海、北极、近海中具有产特定催化性质酶类的海洋微生物菌株，建立产酶海洋微生物菌种库； (2) 通过制备和解析酶的晶体结构，从分子水平阐明酶的催化或稳定性机制； (3) 基于海洋微生物特性，在模拟生境设计培养基的基础上，基于培养基组分、培养条件单因素优化及相应曲面法探究发酵培养基各成份及各培养条件之间的交互作用； (4) 建立稀碱脱脂/海洋蛋白酶解/乙醇凝聚制备海洋胶原蛋白新技术，开发出无毒无刺激和保持口腔微生物区系的海洋右旋糖苷酶的漱口液、牙膏等口腔护理制品。 2. 技术经济指标 (1) 建立Arthrobacter oxydans KQ11 产碱性稳定右旋糖苷（酐）酶仅需 24-30h，对牙菌斑生物膜有显著地抑制作用；超嗜热古菌 Thermococcus siculi HJ21α-淀粉酶最适作用温度为 95℃，最适pH 为 5.0，且热稳定性不依赖 Ca²⁺；海洋细菌 Bacillus sphaericus DS11 所产蛋白酶在有机溶剂中较稳定，可用于有机相催化短肽合成。 (2) 制备了首个热稳定性不依赖额外添加 Ca²⁺的超嗜热α-淀粉酶的晶体，通过分子动力学分析，阐明了无需额外添加非外源依赖性Ca²⁺的超嗜热α-淀粉酶热稳定机制是由于Ca²⁺在酶内与氨基酸的牢固结合，纯化过程中不丢失，因此不需要添加额外的 Ca²⁺维持热稳定性，为理性设计α-淀粉酶奠定基础。同时解析了海洋右旋糖苷酶结构，阐明了催化和热稳定机制，并获得了活性高、热稳定性好的突变酶。 (3) 海洋右旋糖苷酶吨级发酵水平高达 23,800U/L，处于国内先进水平；建立了新颖海洋酶高效分离技术，右旋糖苷酶回收率达到 85.7%；基于固定化材料与海洋酶蛋白的结合机制、稳定剂对酶稳态化的影响研究，建立了海洋酶制剂的制备技术，获得了稳定性提高、活性理想及性能稳定的海洋酶制剂产品。 (4) 基于海洋酶解技术，研制出抑制口臭的免疫球蛋白牙膏。该项目发明了从海洋菌种定向选育、发酵过程控制与放大，以及酶制剂应用的系列技术，攻克了海洋微生物新颖酶制备和应用的关键技术难题，研制系列新颖海洋酶制剂制品。 3. 应用推广及效益情况共申请专利 29 件，其中授权发明专利 26 件。发表论文 133 篇，SCI 收录 52 篇。项目技术已在多家企业进行产业化应用，近三年为合作企业带来新增产值 15.08 亿元，新增利润 1.70 亿元。

主要完成人贡献：

名次	姓名	单位	对成果的主要贡献
1	王淑军	淮海工学院	在分离培养基中添加 S2+，利用极限梯度稀释提高海洋微生物可培养效率，从海底热液口筛选获得一株超嗜热古菌 Thermococcus siculi HJ21。该菌株高温α-淀粉酶（TSA）最适作用温度为 95℃，最适作用 pH 5.0，热稳定性不依赖 Ca2+。制备了纯化重组酶 TSA 晶体。通过 X-射线衍射法测定获得了分辨率为 1.0 Å TSA 的晶体结构。确定 TSA 热稳定性不依赖额外添加 Ca2+的机制是 TSA 蛋白中 Ca2+起到稳定蛋白结构，提高热稳定性的作用， Ca2+和氨基酸的结合牢固，纯化过程中 Ca2+不会丢失，因此不需要添加额外Ca2+维持热稳定性。创制了添加海洋右旋糖苷酶的系列口腔护理制品：漱口液、牙膏、口香糖等，漱口液产品通过了动物安全性评价
2	吴文惠	上海海洋大学	设计稀碱脱脂/海洋蛋白酶酶解/乙醇凝聚方法制备海洋生物胶原蛋白新技术。以海洋蛋白酶应用特性为基础，建立了保持生物功能性的海洋生物胶原蛋白制备关键技术。项目组合创新了稀碱脱脂/海洋蛋白酶酶解/乙醇凝聚三段式海洋生物胶原蛋白制备技术，该技术适用范围广。适用于海洋生物Ⅰ型胶原蛋白和Ⅱ型胶原蛋白制备，也适用于食品用、化妆品用和生物材料用胶原蛋白制备，且使用海洋蛋白酶能提高海洋生物胶原蛋白回收率超过原有的65%达到80%以上、胶原蛋白纯度超过现在的90%能达到95%以上。基于海洋酶解技术，制备免疫球蛋白 IgY。
3	房耀维	淮海工学院	发明了双层平板快速筛选海洋有机溶剂耐受性蛋白酶技术，利用此技术筛选获得海洋耐有机溶剂蛋白酶菌株。从连云港海域筛选和鉴定了产耐有机溶剂蛋白酶的海洋细菌，对其中酶活力高和有机溶剂耐受性好的 B. sphaericus DS11 菌株进行了酶学性质、酶基因克隆、表达和应用研究。该菌株产生的耐有机溶剂蛋白酶最适作用温度为 40℃，最适作用 pH 为 9.0。克隆分析了 B. sphaericus DS11 蛋白酶 OSP 基因，OSP 基因共 1296 bp，编码 431 个氨基酸，其中信号肽 25 个氨基酸，前体 96 个氨基酸，成熟肽 310 个氨基酸。构建了一株高效表达 OSP 的 E. coli 重组菌株。完成了利用该重组蛋白酶在 50%异丁醇催化制备阿巴斯甜的研究。
4	吕明生	淮海工学院	采用悬滴法培养获得 Arthrobacter oxydans KQ11 右旋糖苷酶晶体。通过 X 射线衍射和分子置换获得 AoDex 的三维空间结构。AoDex 由 25个α螺旋，42个β折叠，61个卷曲和 48 个转角构成，共有两个结构域。AoDex 的催化机制与糖酐水解家族 49一致。基于摇瓶数据结果，进一步利用发酵罐研究优化新型海洋酶的发酵工艺参数，优化获悉决定产酶的关键技术和工艺参数。基于小试发酵结果，评估并选择较优的经验放大原则，逐步比拟放大发酵体积，优化关键参数，获得最终吨级培养基，酶活力达到 23,800 U/L。创制了添加海洋右旋糖苷酶的系列口腔护理制品：漱口液、牙膏、口香糖等，漱口液产品通过了动物安全性评价。
5	焦豫良	淮海工学院	对漱口液进行动物安全性评价。投喂 30 天龄大鼠致龋饲料，短期组大鼠处理 45天，长期组大鼠 90天，设对照组、国外漱口水处理组和本研究开发漱口水处理组。短期处理中，研制漱口液对牙冠菌斑预防效果高于对龋齿的效果，研制组和进口组在总预防效果、牙冠菌斑和龋齿上的抑制效果差异均不明显。长期处理中，研制组对牙颈龋齿的预防效果极其显著（P=0.0005），抑制率为 42%，高于进口组（29%）。长期处理中，对心、肝、肾、肺、脾的脏器系数的影响上，进口组的肝脏器系数上极其显著高于对照组和研制组（P 值分别为 0.0025，0.0001），因此研制漱口液对主要脏器的影响低于进口漱口液。

公示具体内容如附件。公示期为2019年4月26日至5月5日，如有异议，请在公示期内以书面形式提出。联系人：周婷婷，联系电话：021-61900066。

上海海洋大学

科技处

2019年4月26日

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