褐藻寡糖（AOS）是褐藻胶通过一定的裂解反应得到的功能性寡糖，具有丰富多样的生物活性，如抗肿瘤、抗炎、免疫调节及降血脂等作用，在医药、保健品、化妆品、动物饲料及植物调节剂等领域具有很强的应用前景。褐藻寡糖的传统制备方式是利用碱液对富含褐藻胶的大型褐藻进行降解，该方法会破坏褐藻中活性成分，同时造成很大的环境污染。而且碱解技术制备的褐藻寡糖、聚合度不稳定，随之带来的就是效果不稳定。
今天，本文将从如何筛选产褐藻胶裂解酶的菌株、酶基因的筛选转化及工程菌构建、发酵工艺优化、酶解制备褐藻寡糖工艺的优化方面为大家一一揭秘。
一、筛选产褐藻胶裂解酶的微生物
褐藻胶裂解酶主要来源于海洋藻类、海洋软体动物、棘皮动物等体内和多种微生物，我们筛选了来自海洋和陆地细菌，软体动物和藻类植物的各种褐藻胶裂解酶，鉴定出100多种产褐藻胶裂解酶的菌，再通过对产酶菌株进行筛选，选出产褐藻胶裂解酶酶活性最高的一株进行进一步的分析。
✷褐藻胶裂解酶活性初筛，透明圈越大，活性越强
二、褐藻胶裂解酶基因筛选，构造基因工程菌
将筛选出的高活性菌株，进行基因组测序，通过研究酶翻译及转运加工机制，形成一套分子伴侣及蛋白酶介导的分子组件，建立多结构域褐藻胶裂解酶自组装成熟蛋白的控制系统，开发具有特异性强、水解效率高、分子量与结构可控的褐藻寡糖高效制备工具酶——褐藻胶裂解酶，并通过将筛选到的褐藻胶裂解酶基因连接表达载体（质粒DNA），构建重组表达质粒，转化枯草芽孢杆菌宿主细胞，筛选阳性克隆，即为构建的产褐藻胶裂解酶基因工程菌。
三、优化褐藻胶裂解酶发酵工艺，提高酶活。
褐藻胶裂解酶与其它同类酶相比，酶活酶活水平比野生菌株提高220倍，获得热稳定性显著提升的突变体102C300C，50℃半衰期提高11.7倍，45℃/5.2h处理后酶活保留率50%以上，解决了褐藻胶酶工程化应用中容易发生的高温失活问题。海兴源生物通过建立耐高温PolyM和PolyG特异性褐藻胶裂合酶制备技术（基因工程发酵技术），酶活高达400000U/mL以上，已优化达到科技部查新认证全球最高水平。
✷左边是没有菌的海带；右边是加菌培养后的海带，高活性褐藻胶裂解酶已经把海带降解成渣。
四、褐藻胶裂解酶酶解海藻多糖（海藻酸及海藻酸盐）制取褐藻寡糖
目前，市场上褐藻寡糖制备工艺多采用化学法，此方法反应条件不易控制、功能活性差、产物回收率低、环境不友好。海兴源生物采用褐藻胶裂解酶裂解海藻酸制备褐藻寡糖，主产物为褐藻二糖、三糖和四糖，聚合度稳定，活性高。
✷ A表示褐藻胶裂解酶酶解后产物褐藻寡糖时程分析；B表示褐藻寡糖的相对含量
褐藻胶裂解酶酶解制取的褐藻寡糖，反应速度快、条件温和，酶解周期短。褐藻寡糖聚合度可控制在2-4聚占比75%以上，分子量集中在414-810，与强酸碱（pH:3-10)、钙、镁复配，高温150℃以上，无絮凝、沉淀，添加成本低，活性高。
五、褐藻寡糖的功效
1、益生元功效及抑菌活性——褐藻寡糖可抑制革兰氏阴性和阳性细菌的生长，表现出广谱抗菌活性，具有潜在应用价值。
图为海藻酸酯低聚物对细菌运动的影响。2、AOS 可通过抑制肿瘤细胞增殖和迁移，以及调节免疫防御反应等发挥抗肿瘤活性。
3、AOS 具有清除自由基的作用，可作为抗氧化剂。
图为AOS预处理可抑制DOX处理心脏内质网介导的细胞凋亡4、AOS 可提高免疫球蛋白和细胞因子，进而提高断奶仔猪的肠道抗炎功能，增强断奶仔猪的免疫功能。
图为AOS可通过抑制 TLR4/NF-κB 和 NOD1/NF-κB 信号通路5.除了上述生物学活性外，AOS 还具有降血糖，降血压、抗哮喘、抗肥胖和神经保护活性。此外， AOS 还可调节细胞生长及胆固醇代谢，防护射 线辐射等。
