科研人員從酶的分子生物學基礎研究入手,解決了木聚糖酶等多種非淀粉多糖水解酶的基因資源高效獲取酶的性能、酶的應用性能和高效率生產問題,實現了多種非淀粉多糖酶的廉價生產,其表達水平較初始研究時分別提高了25-81倍,遠高于文獻報道及其他單位的生產水平,從而系統性地解決了行業發展的知識產權、生產成本等瓶頸問題。根據Web of Science等相關數據庫檢索,近五年,姚斌研究團隊陸續發表研究成果中多種酶制劑相關的SCI論文總計52篇,其中,有關甘露聚糖酶、木聚糖酶和葡聚糖酶研究的論文發表總量均位列世界前茅。
據姚斌介紹,存在于飼料中的非淀粉多糖是一類抗營養因子,在飼料中添加非淀粉多糖水解酶可消除其抗營養作用,提高5%~10%的飼料轉化效率,從而大幅提高畜牧業生產效益,降低養殖環境污染。
姚斌團隊在飼料用酶基因的高效篩選上,創立了多種從環境宏基因組或轉錄組中直接克隆全長功能基因的全新技術體系,成功實現了從特殊環境中克隆到具有高比活、高溫、嗜酸、抗蛋白酶等特性的飼料用非淀粉多糖酶編碼基因100余個,從而使我國在國際基因資源及知識產權的爭奪戰中處于有利地位。不僅如此,姚斌團隊還在飼料用酶結構與功能的基礎研究方面同樣有所突破,構建了獨有的胞外融合表達突變酶庫的篩選技術,完善了酶蛋白結構功能研究和分子改良技術體系,獲得了綜合性質優越、可應用于實際生產的改良酶。姚斌團隊還通過對酵母高效表達機制的生物學基礎研究,發現了一批新的表達因子及它們的作用機理和功能,并在此基礎上,構建、完善了5-25mg/mL級的飼料用酶高效表達技術體系,保障了飼料用酶的規模化廉價生產,最終突破了一系列飼料用酶研發的關鍵技術。該團隊所從事的多種飼料用酶的開發工作始終保持國際領先地位,其創制的4種主要非淀粉多糖酶—木聚糖酶、葡聚糖酶、甘露聚糖酶和α-半乳糖苷酶,均具有優良的性能和低廉的生產成本。
“新型飼料用非淀粉多糖酶制劑產品的創制”項目成果無論是在開辟新的飼料資源、提高現有飼料資源的利用率、解決飼料相關產業的環境污染問題方面,還是在提高動物產品的品質等方面都取得了良好的社會效益和生態效益。該研究成果共獲得授權發明專利18項,共發表了相關SCI論文65篇,頒布了企業標準5項。從2007年以來,姚斌團隊先后在我國10余家酶制劑企業對此研究成果進行產業化應用與技術轉讓,從而促進了各企業產品創新性和企業競爭力的顯著提高,使我國飼料用酶的研發和應用成為具有國際競爭力的生物技術產業。
今年3月,“新型飼料用非淀粉多糖酶制劑產品的創制”項目成果榮獲北京市科學技術獎一等獎。(通訊員 王苑)
