探尋海世界 開拓新津途

本刊記者 徐芳芳

探尋海世界 開拓新津途

本刊記者 徐芳芳

牟海津 中國海洋大學教授。1996年于中國海洋大學海洋生物學專業(yè)碩士畢業(yè)后留校任教，1999年起師從著名海洋藥物學家管華詩院士攻讀博士，并于2003年6月獲得水產品加工與貯藏工程博士學位；2004年3月獲碩士生導師資格，2005年作為我國首批公派博士后人員赴英國Reading University進行學術訪問。中國微生物學會會員、中國水產學會資深會員、美國ASLO會員、中國農學會理事會員。

從太空看我們生存的星球，是一片蔚藍，那是因為地球71%的表面被海水覆蓋。千百年來，人們對她的探尋從未停止過，她就像一個巨大的寶庫，等著人們去探尋、去開發(fā)、去應用。

中國海洋大學就有這樣一位年輕學者，他潛心于海洋生物資源開發(fā)與綜合利用，利用所學專業(yè)——應用微生物學、水產品加工與貯藏工程——不斷創(chuàng)新，開拓海洋生物質能、海洋生物酶及海洋特征寡糖、噬菌體及其聚糖降解酶研究的新津途。他就是牟海津。

開拓研究新津途

牟海津自從1996年取得中國海洋大學海洋生物學專業(yè)碩士學位后，就開始了研究征程，他主持的省部級以上科研項目包括國家自然科學基金、國家科技支撐計劃子課題、山東省優(yōu)秀中青年科學家獎勵基金、山東省科技攻關計劃項目等，并以主要研究人員的身份參與山東省自主創(chuàng)新成果轉化重大專項、國家攀登計劃B、國家863計劃等多項課題的研究工作。在眾多科研領域中，牟海津將主要精力放在了以下幾個方面：

海洋生物質能

牟海津課題組依托于前期建立的海藻多糖高效降解酶系統，從海藻及其加工廢棄物中篩選出可用于生物質能開發(fā)的最佳品種，確立了燃料乙醇生產的關鍵技術和工藝。目前在生物質能開發(fā)方面，與美國Jackson State University建立了學術合作，將利用美方合作者在生物質能開發(fā)領域的先進技術和經驗，結合該實驗室的研究基礎和優(yōu)勢，實現海藻多糖向能源轉化的技術突破，為利用海藻及其加工廢棄物進行乙醇燃料的工業(yè)化生產奠定良好的基礎，增強我國在海洋生物質能開發(fā)領域的自主創(chuàng)新能力。

利用海藻的糖類物質生產生物乙醇將會有以下幾方面的優(yōu)勢：(1)相比于農作物具有更高的生產效率，養(yǎng)殖每公頃藻類煉出的生物能源比同面積的農產品多幾十倍甚至上百倍。(2)利用海藻生產生物乙醇可以避免出現能源與糧食作物爭奪生產資料。(3)海藻具有很強的溫室氣體吸收的潛能，利用海藻生產每1千萬加侖乙醇的同時，可以吸收150萬噸的CO2，是一種有效的減排途徑和清潔能源。(4)海藻中碳水化合物豐富，而且海藻細胞壁中的纖維素不像陸地植物纖維素那樣會形成微晶結構，所以很容易被纖維素酶分解。(5)海藻中的木質素含量極低，在海藻多糖的降解過程中可以省卻對木質素的去除，避免了木質素降解產物對后續(xù)發(fā)酵的抑制作用。(6)乙醇發(fā)酵后形成的廢棄物可以作為良好的有機肥料。(7)通過對海藻加工廢棄物和沿海低值海藻的利用，能夠有效解決沿海環(huán)境污染問題。

牟海津(左二)2008年在韓國KIST參觀訪問

海洋生物酶及海洋特征寡糖的研究

海洋生物酶的開發(fā)與工程化研究：以海洋微生物為資源研發(fā)具有自主知識產權的一系列海洋多糖降解酶，形成了包括褐藻膠裂合酶、瓊膠降解酶、卡拉膠降解酶在內的系列酶制劑，此項工作為海洋生物寡糖的批量制備提供了有效的工具；利用所得酶制劑能夠制備出分子量均一、高純度、高收率的海藻寡糖素;利用低溫微生物發(fā)酵制備低溫堿性蛋白酶，并研究其洗滌劑中的應用效果。

海洋特征寡糖的酶法制備與應用：牟海津研究組利用自行研發(fā)的具有自主知識產權的海洋多糖降解酶，對褐藻膠、瓊膠、卡拉膠等海藻多糖進行酶解，建立了較為成熟的海洋特征寡糖酶法批量制備技術，再輔以現代色譜分離技術，獲得了不同化學結構、不同聚合度的系列寡糖單體，并運用質譜、核磁等現代分析方法測定其化學結構。所形成的海洋生物寡糖在化學和生物學方面的信息數據，促進了海洋寡糖庫的建設，為以海洋糖類藥物開發(fā)為制高點的海洋生物資源高值化開發(fā)利用提供了物質基礎和技術手段。并對海洋特征寡糖在抗氧化、抗病毒、抗腫瘤、細胞粘附抑制、植物促生長和誘抗等方面的生物學活性進行研究，促進了海洋寡糖資源的活性開發(fā)和合理應用。

在過去的十年時間里，牟海津帶領課題組成員從海洋環(huán)境中分離篩選出一株具有自主知識產權的能夠產生高活性卡拉膠降解酶的海洋細菌MCA-2，對該酶的酶學性質進行了較為系統的研究。由于該酶為內切作用酶，在控制酶解時間和酶解條件的情況下，可以制備出特定聚合度的硫酸低聚糖片段，從而提高了目的活性片段制備的選擇性和產率。經反復實驗驗證，菌株MCA-2的產酶能力表現出穩(wěn)定、高效、成本低廉等優(yōu)點，具有規(guī)模化生產硫酸半乳低聚糖的潛力。課題組以海洋微生物產生的高效卡拉膠降解酶為工具，利用微生物酶降解和化學修飾相結合的技術，從海洋資源中篩選出具有顯著抗病毒活性的低聚糖。該項工作在一定程度上推動了海洋新型酶制劑的開發(fā)和應用，在抗病毒先導化合物的研制與開發(fā)方面提供技術支撐和理論指導。

噬菌體及其聚糖降解酶

噬菌體廣泛存在于自然界中。它作為指示微生物，在海洋污染監(jiān)測、赤潮消長及其他海洋災害預警中發(fā)揮一定的作用；利用噬菌體專一性地抑制或殺死有害微生物，從而改善養(yǎng)殖生態(tài)或保障食品安全，也成為近年來國內外研究的熱點。然而，對利用噬菌體所產聚糖降解酶為工具，以海洋細菌胞外多糖為原料進行新型寡糖的批量制備，并進而篩選具有特殊生理活性片段的研究，目前尚未得到有效開展。

寡糖作為生理活性物質和藥物先導化合物的開發(fā)潛能雖然巨大，但是至今其重要作用還沒有得到充分體現，其發(fā)展緩慢的原因之一是新型寡糖的批量制備技術相對落后。噬菌體聚糖降解酶的作用專一性和應用安全性的特點，再加上微生物胞外多糖易于制備和收集、來源豐富、成本低廉等優(yōu)點，決定了噬菌體聚糖降解酶可望成為新型功能寡糖制備的有效工具。

牟海津教授利用在英國博士后工作期間掌握的先進技術和對國際前沿動態(tài)的把握，在國家自然科學基金的資助下開展噬菌體聚糖降解酶的研究，并以海洋細菌胞外多糖為原料制備具有新型化學結構和特殊生物學活性的寡糖片段，從而為寡糖資源的開發(fā)提供了新工具和新技術。

牟海津教授在研究領域刻苦鉆研，做出了很多有創(chuàng)新性的研究成果，開拓了海洋生物質能、海洋生物酶及海洋特征寡糖、噬菌體及其聚糖降解酶研究的新津途。期間，牟海津共發(fā)表論文54篇（其中SCI/EI 14篇），并獲得了許多獎項：山東省普通高等學校省級優(yōu)秀實驗技術成果獎二等獎、山東省優(yōu)秀博士學位論文獎、國家海洋局海洋創(chuàng)新成果二等獎、山東省技術發(fā)明二等獎、青島市科學技術發(fā)明獎、中國海洋大學優(yōu)秀實驗教學及實驗技術成果三等獎、2008年中國海洋大學第十屆“天泰優(yōu)秀人才獎”、2009年教育部新世紀優(yōu)秀人才等。

傳道授業(yè)解惑

除研究領域獲得的獎項外，不得不提的是牟海津作為一名傳道授業(yè)解惑的教師，曾經連續(xù)兩年（2008年、2009年）獲得“中國海洋大學優(yōu)秀教師”稱號。在教學與人才培養(yǎng)方面，牟海津出色的完成了教師的任務：他先后主講本科生課程“微生物學（專業(yè)基礎課）”、“代謝控制與發(fā)酵”、“微生物學實驗”、“海洋微生物工程”；高職課程“食品微生物學”、“食品生物技術”；全日制碩士研究生課程“水產食品微生物學”；以及工程碩士和農業(yè)推廣碩士課程“專業(yè)外語”等。

在授課過程中，他將自己的科研成果和最新的學術動態(tài)在教學內容中充分體現，做到“以科研推動教學知識更新，以教學提升科研綜合水平”。通過科學的教育方法把理論講授—實驗操作—實踐訓練各環(huán)節(jié)有機地統一起來，構建系統的知識轉化和能力訓練模塊，以加強學生實踐能力與綜合素質的培養(yǎng)。

結語

刻苦、創(chuàng)新、鉆研、敬業(yè)、堅持……太多的形容詞可以用在牟海津的身上，還有一個關鍵詞——年輕。是的，牟海津在科學研究的道路上才剛剛起步，我們相信，未來的他，會走的更穩(wěn)、走的更遠！