近日，中国科学院海洋研究所海洋生物制品研究组在甲壳素生物质资源绿色转化关键技术研究方面取得新突破，相关成果作为封面论文发表在英国皇家化学会期刊Green Chemistry上。

图1 本期英国皇家化学会期刊Green Chemistry封面

甲壳素是广泛存在于甲壳动物外壳、贝壳、头足类软骨、硅藻细胞壁中的一种天然多糖生物质资源。与植物纤维素类似，海洋甲壳素作为最为顽固的生物高分子之一，不溶于水、稀酸、稀碱和常见有机溶剂，传统工业上采用糖苷水解酶催化降解制备甲壳寡糖时，需要通过浓盐酸预处理制备成胶质甲壳素或者通过浓烧碱脱乙酰化制备成可溶性的壳聚糖才能作为初始酶解底物，不仅反应条件十分苛刻，而且污染严重，因此，甲壳素生物质资源的绿色转化一直是行业难点与痛点。

裂解性多糖单加氧酶（lytic polysaccharide monooxygenases, LPMOs）是由挪威生命科学大学Vincent Eijsink教授发现的一类能够直接破坏顽固性多糖结晶区的氧化还原酶，LPMO可以氧化甲壳素糖链中糖环C1位置原子，从而断裂糖苷键生成末端为N－乙酰氨基葡萄糖酸内酯（GlcNAc1A）的寡糖醛糖酸。然而，以往有关裂解性多糖单加氧酶氧化降解甲壳素的研究报道中甲壳素的转化率极低，仅为1%～7%，单酶使用可行性不高。

本研究围绕裂解性多糖单加氧酶的高效催化路径调控，通过优化电子供体补给和底物结合方式，使得LPMO单酶催化氧化甲壳素转化率增至30%以上，经多轮循环酶解转化率可达60%以上（图2），进一步研究发现这些新型的甲壳素氧化降解寡糖具有较强的免疫激发活性，能够显著刺激小鼠巨噬细胞NO、TNF-α和IL-6的释放，免疫激发活性是相同聚合度几丁寡糖的20倍以上，具有巨大的开发潜力。该研究首次实现甲壳素在无需任何前处理条件下的单酶转化活性寡糖，将有望打破现有技术依赖浓酸浓碱的高污染现状，为甲壳素绿色转化的技术革新奠定重要基础。

图2 甲壳素单酶直接降解制备活性寡糖醛糖酸

中国科学院海洋研究所为论文第一完成单位，实验海洋生物学实验室李克成研究员为论文第一作者，通讯作者为挪威生命科学大学Vincent Eijsink教授，合作者包括博士研究生李安邦、硕士研究生朱思琦，以及挪威生命科学大学Peter E. Kidibule博士、Ole Golten博士、Tina Rise Tuveng博士。该研究得到了国家自然科学基金、中国科学院“未来伙伴网络专项”等项目的资助。

论文信息：

Kecheng Li, Peter E. Kidibule, Anbang Li, Siqi Zhu, Ole Golten, Tina Rise Tuveng and Vincent G. H. Eijsink*. Solubilization of crystalline chitin with a single LPMO: generating chito-oligosaccharides with unprecedented bioactivity. Green Chemistry, 2026,28, 6646-6659. https://doi.org/10.1039/D6GC00449K