海洋寡糖酶法制備研究進展

楊子祥，李金夢，宋琨燕，葛風茹，鄢烽，黃冰冰，張夢巖，巫小丹，劉玉環，鄭洪立（南昌大學食品學院，江西南昌 330047）

海洋占地球總面積約71%，海洋占地球全部水資源的97%，海洋中生物資源豐富，種類繁多。海洋多糖是海洋生物資源中最主要的組成成分之一。由于海洋高鹽、高滲透壓、低溫、低光照、寡營養、氧脅迫的特殊環境，形成了結構新穎和功能獨特的海洋多糖[1]。近年來，隨著人們對海洋資源的研究不斷深入，發現海洋多糖具有調節免疫、降血糖、抗病毒、抗腫瘤等多種生理活性，這使其越來越廣泛地應用于食品、醫藥、化妝品等領域[2]。然而，由于海洋多糖分子量大、結構復雜，導致了海洋多糖溶解性能差，嚴重限制了其應用[3]。

海洋寡糖，也叫海洋低聚糖，是海洋多糖經過各種方法（物理法、化學法、酶法等）降解得到的直鏈或支鏈低度聚合糖，通常由2～10 個單糖單元組成。較海洋多糖，海洋寡糖具有溶解性能好、生理活性高、更具多樣性等優勢，是二十一世紀糖類研究的熱點。由于海洋寡糖原料海洋多糖結構和組成的多樣性，外加海洋寡糖有不同的制備方法，故海洋寡糖結構和生理活性更具多樣性[4]。海洋寡糖具有抑制腫瘤、抗氧化、免疫調節等生理活性，安全無毒，溶解性能好，廣泛應用于食品、農業、醫藥等領域[5]。海洋寡糖具有糖醇類似的功能性甜味，且熱量較低，可用作食品甜味劑。此外，海洋寡糖難以被人體消化，可滿足糖尿病患者的需要。海洋寡糖是一種新型益生元，具有改善腸道微環境的作用[6]。海洋寡糖因具有促進植物生長、增強植物抗逆性、防治病害等作用，被廣泛應用到農業生產中。海洋寡糖可以通過刺激和激活宿主細胞的免疫功能，增強機體對腫瘤細胞生長的調控，從而實現抗腫瘤的作用[7]。

海洋寡糖的生物活性主要與其分子結構相關，分子結構主要受海洋多糖的種類、海洋寡糖制備方法、制備海洋寡糖的酶等因素影響，而制備結構新穎、聚合度明確的海洋寡糖，對于海洋寡糖的應用具有重要意義。本文綜述了海洋多糖、海洋多糖酶法制備海洋寡糖和酶的催化機制，介紹了褐藻膠、殼聚糖和黃原膠三種主要的海洋多糖及褐藻膠裂解酶、殼聚糖酶和黃原膠降解酶的作用機制，并指出其存在的問題及今后的研究重點，以期為海洋寡糖制備及其應用提供理論依據。

1 海洋多糖

海洋多糖種類繁多（表1），包括海藻多糖、海洋動物多糖和海洋微生物多糖等[8]。海藻多糖是廣泛存在于海帶、馬尾藻、昆布等植物中的天然活性多糖，多具有高粘度或凝固能力。海洋動物多糖是指海洋動物（蝦、貝類、螃蟹、鯊魚、海參等）中的多聚糖及酸性粘多糖，主要包括殼聚糖、糖胺聚糖、硫酸軟骨素等。海洋微生物多糖是指海洋中的微生物代謝的多糖，分為胞外多糖、胞壁多糖和胞內多糖。我國海洋多糖資源豐富，已廣泛應用于各領域，如褐藻膠作為增稠劑、分散劑、乳化劑等應用于工業生產中[9]。隨著越來越多海洋多糖資源的發掘以及海洋生物技術的發展，如利用工程細菌發酵生產海洋多糖，將不斷豐富海洋多糖資源。眾多的海洋多糖為海洋寡糖的制備提供了豐富的原料資源[10]。生產寡糖較多的海洋多糖原料有黃原膠、殼聚糖、瓊脂、卡拉膠、褐藻膠、巖藻聚糖等。我國是世界最大的褐藻膠（海藻酸鈉）生產國[11]，殼聚糖是地球上年產量僅次于纖維素的天然高分子化合物[12]，黃原膠是目前世界上生產規模最大的微生物多糖[13]，故本文選取褐藻膠、殼聚糖和黃原膠為代表性海藻多糖、海洋動物多糖和海洋微生物多糖進行研究。

表1 海洋多糖Table 1 Marine polysaccharides

1.1 褐藻膠

褐藻膠又叫褐藻酸，分子量介于20～250 kDa 之間[20]。褐藻膠是廣泛存在于海帶、巨藻、馬尾藻等褐藻細胞壁和細胞質間的一種海藻多糖，在天然狀態下主要以游離酸、一價鹽和二價鹽的形式存在。β-D-甘露糖醛酸（M）和α-L-古洛糖醛酸（G）以1→4 糖苷鍵構成線性多糖即為褐藻膠[20]。以上線性多糖有均聚甘露糖醛酸（PM）、均聚古羅糖醛酸（PG）和雜聚物（PMG）三種排列方式[21]（圖1）。這兩種糖醛酸的比例因褐藻種類的不同而有很大差異，這種結構的多樣性可能是由于褐藻對環境或生理條件的功能適應性[23]。早在1881 年，英國的化學家Stanford 首次在褐藻中發現并成功分離出褐藻膠[24]。目前市售的褐藻酸鈉（又叫海藻酸鈉）是以海帶等為原料，采用稀堿溶液提取法制備得到。褐藻酸鈉具有抗氧化性、抑菌性、抗腫瘤、降膽固醇等生理活性，用作食品添加劑、醫學領域的支架材料、農藥化肥增效劑等[25-27]。褐藻中褐藻膠的含量最高可達藻體干重的40%[28]。褐藻膠為親水性分子，褐藻酸與堿金屬離子生成褐藻酸鹽，易溶于水。褐藻膠的溶解性受PM、PG 和PMG的排列方式、M/G 的比例、溶液離子強度、pH 等的影響[21,23]。褐藻膠為酸不溶性，在pH 低于3 時，會轉變為褐藻酸而析出[23]。

圖1 褐藻膠的結構式[22]Fig.1 Structural formula of alginate[22]

1.2 殼聚糖

殼聚糖是一種廣泛存在于蝦、螃蟹、貝殼等海洋節肢動物的甲殼以及海洋軟體動物的殼和骨骼中的海洋動物多糖，純天然有機大分子，是甲殼素脫去乙酰基而成。殼聚糖也是目前大自然中發現的獨一無二帶正電荷的大分子堿性多糖[29]。它的基本糖單元為氨基葡萄糖或乙酰氨基葡萄糖（圖2），起連接作用的鍵為β-1,4-糖苷鍵。殼聚糖的單體為β-（1→4）-2-氨基-2-脫氧b-d-葡聚糖和β-（1→4）-2-乙酰氨基-2-脫氧-b-d-葡聚糖，分子量介于10～1 000 kDa 之間；殼聚糖溶于稀酸，不溶于水和有機溶劑；殼聚糖在稀酸中的溶解性與其脫乙酰度呈正相關[30]。它的表面含有大量的氨基、羥基等活性基團，可以發生烷基化、?；?、羧基化等多種化學反應，能與碳水化合物等陰離子或高分子化合物形成具有不同性能的殼聚糖衍生物。殼聚糖有免疫調節[31]、防治高血壓[32]、抗腫瘤[33]等生理活性，可自然降解，已在食品、醫療等領域產業化應用。

圖2 殼聚糖的結構式[30]Fig.2 Structural formula of chitosan[30]

1.3 黃原膠

黃原膠，又稱為黃膠、漢生膠。它是海洋微生物代謝的一種水溶性胞外多糖。黃原膠分子（圖3）是由D-葡萄糖、D-甘露糖和D-葡糖醛酸組成。以上三種成分按2:2:1 組成相對分子量在1000 kDa 以上的天然有機高分子化合物[19]。黃原膠一級結構含葡糖基主鏈和三糖單位的側鏈，葡糖基主鏈與纖維素主鏈結構相同，即β-1，4-糖苷鍵連接兩分子D-葡萄糖；1 分子D-葡糖醛酸和2 分子D-甘露糖在側鏈中交替排列，與主鏈相連的甘露糖在C-6 處被乙?；岵糠痔娲鷤孺溎┒说母事短?，并以縮醛形式連接在4-和6-位置；其二級結構為雙螺旋結構，在氫鍵作用下，側鏈反向纏繞主鏈而形成；其三級結構為螺旋復合體，在共價鍵的作用下，由二級結構基礎上形成，正因這種特殊的化學結構，使黃原膠溶液具有良好的耐鹽性、耐酸耐堿性、協同凝膠特性、獨特的流變性等[13]。因此，黃原膠作為增稠劑、穩定劑等在食品工業、醫藥行業等大范圍使用。黃原膠是目前世界上生產規模最大的微生物多糖[13]。

2 酶法制備海洋寡糖

海洋寡糖的制備方法主要有化學法、物理法和生物酶法（表2）。化學法是通過化學催化劑如草酸、過氧化氫、氫氧化鈉等催化海洋多糖生成寡糖的方法，化學法應用廣泛，操作簡便，是一種成熟的方法。但它存在化學催化劑污染環境、反應條件劇烈、副產物量大等缺點[34-36]。物理法（微波輻射、紫外線照射、高溫高壓等）操作簡便、不需要催化劑，但存在降解效率低下、海洋寡糖得率低等問題[37-39]。生物酶法條件溫和、酶專一性強、海洋寡糖得率高、不產生副產物、環境友好，是制備海洋寡糖的有效方法[40-42]。早期生物酶法制備海洋寡糖以游離酶法為主，目前生物酶法制備海洋寡糖主要采用固定化酶法。游離酶法和固定化酶法通常均采用單一酶，而不是復合酶[40-46]。當前酶法制備得到的海洋寡糖主要有：殼寡糖[6]、褐藻膠寡糖[7,9,35]、卡拉膠寡糖、黃原膠寡糖、瓊膠寡糖等[42]。

表2 海洋寡糖制備方法Table 2 The preparation methods of marine oligosaccharides

2.1 游離酶法制備海洋寡糖

游離酶法制備海洋寡糖是以海洋多糖為原料。海洋多糖種類眾多，而酶催化具有高度專一性，故制備海洋寡糖的酶種類眾多；包括一類是降解特定的海洋多糖如褐藻膠裂解酶、殼聚糖酶、黃原膠降解酶、卡拉膠酶、瓊膠酶等，另一類降解非特定的海洋多糖，如：淀粉酶、纖維素酶、果膠酶、木聚糖酶、甘露糖酶等，以上酶主要來自微生物。酶法制備海洋寡糖始于上世紀50 年代中后期，其目的主要是為了研究海洋寡糖的結構與構效關系以開發藥物和功能性制品。經過多年的發展，利用游離酶制備海洋寡糖已經取得了顯著進展；特別在新酶的發現、酶結構、性質與功能的解析、酶的改造、酶催化條件的優化等方面做了大量的研究[40-41,47]。

不同酶作用于不同的海洋多糖，其反應條件和產物不同。Falkeborg 等[27]利用β-褐藻膠裂解酶催化5%褐藻酸鈉，反應條件：酶用量5%、溫度35 ℃、pH7.0、酶解時間48 h，產物為聚合度不大于4 的寡糖。季珂等[48]以殼聚糖酶催化1%殼聚糖，反應條件：酶用量120 U/g、溫度50 ℃、pH6.0、酶解時間4 h，制備得到的寡糖聚合度不大于4。谷金蕓等[49]以黃原膠降解酶催化2 mg/mL 的黃原膠，酶解條件：酶用量1 mg/mL、溫度45 ℃、pH8.0、酶解時間2 min，得到了黃原膠寡糖聚合度為7～18。同一酶，但不同類型，催化產物也不相同。β-褐藻膠裂解酶和雙功能褐藻膠裂解酶AlySY08 制備得到的寡糖聚合度不同。Li 等[50]利用雙功能褐藻膠裂解酶AlySY08 催化0.3%褐藻膠，酶解條件：酶用量21.5 U/mg、溫度40 ℃、pH7.6、酶解時間8 h，所制備的寡糖聚合度不大于5，寡糖得率超過80%。

游離酶法雖然降解效率高、可制得低分子量的海洋寡糖，但存在酶無法重復利用、易失活以及在均相催化中與底物/產物難以分離等缺點，導致其生產成本提高，使游離酶法制備海洋寡糖在工業生產中嚴重受到限制[40-43]。

2.2 固定化酶法制備海洋寡糖

固定化酶技術是指使用物理或化學方法將游離酶限定在一定空間內或完全束縛在某種特定的載體上，但仍能保持酶活性的一種生物技術[51]。與游離酶相比，固定化酶對不良環境耐受性更強，同時具有重復利用性、儲存穩定性和操作穩定性等優點[46,52]。酶的固定化方法多種多樣，主要有吸附法、包埋法、交聯法和共價結合法（表3）。吸附法是指將酶分子吸附在纖維素、二氧化硅、活性炭、氧化鋁等載體表面從而實現固定化的方法；吸附法成本低、操作簡便，但固定化效率低[53]。包埋法是指將酶分子包裹在載體材料中從而實現固定化的方法，常以海藻酸鈉、瓊脂等為載體材料[54]。酶通過戊二醛、京尼平等試劑交聯載體，從而達到固定化的方法稱為交聯法，交聯法常與吸附法聯用，提高酶的固定化效率及穩定性，但在交聯過程中反應劇烈，使得酶的活性降低，需要不斷探索更加溫和的固定化工藝來減少酶活損失[55]。共價結合法是指酶分子中的非必需側鏈基團（氨基、羧基和巰基等）與載體中的功能基團（環氧基、羥基、羧基等）通過共價鍵結合，使酶分子固定在載體上的方法[56]。

表3 固定化酶制備方法Table 3 The preparation methods of immobilized enzyme

與游離酶相比，通過與其他載體材料結合，提高了固定化酶的穩定性，且易與底物/產物分離，實現了酶的重復利用，極大地降低了生產成本，因此，固定化酶技術在工業生產中應用前景廣闊，從而引發了國內外學者對多糖降解酶固定化的探討。Jiang 等[57]用四氧化三鐵納米磁性材料為載體，固定化了褐藻膠裂解酶AlgL17，此固定化酶重復使用5 次后，仍能保持最大酶活的70%；利用其催化5 mg/mL 的褐藻膠，得到了聚合度不大于4 的褐藻寡糖。研究人員以戊二醛-瓊脂糖固定化了殼聚糖酶，固定化酶重復使用25 次后，仍能保持最大酶活的40%；利用該固定化酶催化20 mg/mL 的殼聚糖，得到的寡糖聚合度不大于20[58]。我國科學家已成功實現了納米SiO2材料固定化幾丁質酶，固定化酶的活力是未固定化酶的70%；該固定化酶可用于催化真菌多糖幾丁質產生幾丁寡糖[59]。但固定化往往存在降低酶活力，固定化酶只適用于小分子底物等問題；這些問題極大地限制了固定化酶的應用。

固定化酶法展現出很好的應用前景。反應器是固定化酶法制備海洋寡糖的重要載體。反應器可以為固定化酶法制備海洋寡糖提供其所需的最佳催化條件。反應器的設計需要考慮溫度、pH、攪拌等參數的控制，還需要考慮物質和能量傳遞、能耗等因素[62]。目前反應器的運行模式主要有批式、分批補料及連續式。反應器主要有攪拌罐式反應器、膜式反應器、固定床式反應器和流動床式反應器[63]。反應器已經成為固定化酶法制備海洋寡糖效率的關鍵設備，已受到越來越多的關注。

3 多糖降解酶及其催化機制

目前，酶法制備海洋寡糖的關鍵是高效多糖降解酶的發掘。近年來，研究者們已經從海洋軟體動物、海洋細菌和真菌、土壤細菌和真菌等微生物中分離純化出多種多糖降解酶，用于海洋寡糖的制備[64]。同時利用色譜法、結晶法、X 射線衍射法、生物信息學方法等，結合突變技術、共結晶技術、基因工程技術等[23,27-28]，解析了多糖降解酶結構和功能，初步揭示其催化機制。由于不同海洋多糖其結構和組成存在較大差異，需要采用不同多糖降解酶；此外，由于多糖降解酶來源、酶的組成、酶的分子量、酶的結構等相差很大，故不同多糖降解酶的催化機制差異顯著。在多糖降解酶的活性中心、酶的分子修飾、海洋多糖降解模式與產物生成特點之間規律等方面缺乏深入研究，多糖降解酶的催化機制目前尚未完全闡明，需要進一步研究。本文綜述了三種多糖降解酶來源、分類及其催化機制。

3.1 褐藻膠裂解酶及其催化機制

褐藻膠裂解酶是特異性降解褐藻膠的一類酶的總稱，其種類繁多、分布廣泛。自1984 年Hensen 從土壤和海洋中分離出的枯草芽孢桿菌JBH2 中發現褐藻膠裂解酶以來，50 多種褐藻膠裂解酶已經被分離出來，它們主要來源于腐爛的褐藻、海洋軟體動物消化液、海洋和土壤微生物中[65]。褐藻膠裂解酶分子量一般不大于1000 kDa[66]。Wang 等[67]從腐爛海帶中分離得到海洋弧菌Vibriosp. YWA，通過硫酸銨沉淀、柱層析等組合方法從該菌發酵液中分離純化得到特異性水解1,4-β-D-聚甘露糖醛酸的褐藻膠裂解酶，其分子量約為62.5 kDa；最適pH 和溫度分別為7.0 和 25 ℃；EDTA 和Zn2+增強該酶的活性，而Ba2+抑制它的活性。褐藻膠裂解酶可以分成不同類型，按酶作用底物來劃分，可以分成三類：1,4-β-D-聚甘露糖醛酸（Poly M）裂解酶（EC 42.2.3）；1,4-α-L-聚古羅糖醛酸（Poly G）裂解酶（EC 4.2.2.11）以及Poly M 和Poly G 均可降解的雙功能酶。按酶作用位點來劃分，可以分成內切酶和外切酶。大部分褐藻膠裂解酶為內切酶[66]，其酶切位點如圖4 所示。

褐藻膠裂解酶的催化機制目前認為主要是在酶β-消除作用下，使褐藻膠中起連接作用的糖苷鍵斷裂，生成寡糖。酶使兩個殘基之間1,4-O-糖苷鍵斷裂，同時在C4 和C5 之間產生雙鍵，在產物的非還原性末端形成不飽和糖醛酸，得到一連串各種長度的寡糖[68]。Gacesa[69]認為褐藻膠裂解酶降解過程分三步進行：首先，底物上的羧基通過形成鹽橋被中和；其次，C5 位的質子被提取，形成穩定的烯醇陰離子中間體；最后，C4 和C5 之間從羧基得到電子，并形成不飽和雙鍵，從而使1,4-O-糖苷鍵斷裂，完成β消除反應。綜上，盡管對部分褐藻膠裂解酶的結構和催化機制進行了研究，由于不同來源的褐藻膠裂解酶降解褐藻膠的機制和制備寡糖的結構不同，仍然有大部分的酶作用機制需要進一步去研究。

3.2 殼聚糖酶及其催化機制

殼聚糖酶是催化殼聚糖的酶。它主要存在于真菌和細菌細胞中，此外，殼聚糖酶也存在一些植物中，分子量介于20～60 kDa 之間[70]。1973 年，Monaghan等[71]首次從土壤微生物中發現了殼聚糖酶，并提出：殼聚糖酶是一種特異性降解殼聚糖的新型酶，對于膠態幾丁質基本不能水解，但可催化幾丁質生成殼聚糖。根據殼聚糖酶的作用位點的不同，可以分為內切型殼聚糖酶和外切型殼聚糖酶[72]。目前所發現的殼聚糖酶大多為內切型殼聚糖酶，而對于外切型殼聚糖酶的報道相對較少。

基于氨基酸序列的不同，殼聚糖酶可以分為GH3、GH5、GH7、GH8、GH46、GH75 和GH80 七種[73]。其中，已經破解GH46、GH75、G8 和GH80殼聚糖酶的結構。GH46 殼聚糖酶主要分離自桿菌屬和鏈霉菌屬的細菌，其催化機制和蛋白質結構已被廣泛研究。GH75 殼聚糖酶主要來源于真菌。殼聚糖酶GH46、GH75 和GH80 只能水解殼聚糖，是殼聚糖的專一性水解酶，而其他家族的殼聚糖酶往往具有其他酶活性如纖維素酶和糖基轉移酶等[74]。根據酶底物特異性的不同，可以將殼聚糖酶分為四個不同的類型：Ⅰ類殼聚糖酶（切割GlcN-GlcN 和GlcNACGlcN 糖苷鍵）、Ⅱ類殼聚糖酶（水解GlcN-GlcN 糖苷鍵）、Ⅲ類殼聚糖酶（切割GlcN-GlcN 和GlcNGlcNAC 糖苷鍵）以及Ⅳ類殼聚糖酶（裂解以上三種糖苷鍵）[75]。

催化機制因不同殼聚糖酶而異，基于酶解產物還原端異頭碳結構的差異，通常有保持異頭構型的“retaining”機制（圖5a）和形成倒立異頭構型“inverting”機制（圖5b）；“retaining”通過兩步置換機制催化水解，有兩個關鍵氨基酸殘基參與反應，其中一個氨基酸殘基作為親核基團，另一個作為廣義酸/堿；相反，“inverting”遵循一步、單一的置換機制，也有兩個關鍵氨基酸參與反應，其中一個作為廣義堿使水分子極化以產生更強的親核基團來攻擊異頭碳，而另一個則作為廣義酸使糖苷氧質子化以加速反應[70]。x 射線結構表明：在殼聚糖酶的催化過程中，Glu22 和Asp40 有著重要作用?？傊M管近幾年在個別家族的殼聚糖酶催化機制方面取得了一定的研究成果，但殼聚糖酶屬于多個糖苷水解酶家族，大部分家族的殼聚糖酶結構和催化機制研究甚少。

圖5 殼聚糖酶催化機制[70]Fig.5 Catalytic mechanism of chitosanase[70]

3.3 黃原膠降解酶及其催化機制

黃原膠降解酶是指能夠降解黃原膠的酶的統稱。由于黃原膠獨特的雙螺旋結構和側鏈基團產生的位阻，其不易被酶降解，需要在多種酶的協同下才能被徹底水解，因此，黃原膠降解酶是由多種酶組成的混合酶系，分子量介于10～100 kDa 之間；黃原膠降解酶由黃原膠主鏈修飾酶和黃原膠側鏈修飾酶組成[76]。黃原膠主鏈修飾酶作用于其主鏈，主要有β-D-葡聚糖酶和β-D-葡聚糖苷酶；黃原膠側鏈修飾酶是可以攻擊黃原膠分子中所有側鏈連接的混合酶系，包括黃原膠裂解酶、α-D-甘露糖苷酶和不飽和葡糖醛酸水解酶；其中，β-D-葡聚糖酶和黃原膠裂解酶屬于胞外酶，β-D-葡聚糖苷酶、α-D-甘露糖苷酶和不飽和葡糖醛酸水解酶屬于胞內酶[77]。

黃原膠在上述五種酶的參與下才能徹底水解，Nankai 等[78]詳細報道了由芽孢桿菌Bacillussp. strain GL 1 產生的這五種酶降解黃原膠的過程（圖6）。首先，芽孢桿菌細胞外的黃原膠裂解酶攻擊黃原膠側鏈分子中丙酮酸化的甘露糖基和葡糖醛酸殘基之間的糖苷鍵，從而除去丙酮酸化的甘露糖；其次，無末端的黃原膠主鏈在胞外酶β-D-葡聚糖酶的催化下生成四元糖，后經糖轉運途徑被轉運到細胞內，在細胞內被β-D-葡聚糖苷酶轉化為三元糖（不飽和葡萄糖醛酸-乙酰甘露糖-葡萄糖）；再次，不飽和葡糖醛酸水解酶水解三元糖，生成葡萄糖醛酸和雙糖甘露糖-葡萄糖；最后，雙糖被α-D-甘露糖苷酶分解成葡萄糖和甘露糖[78]?？傊?，利用黃原膠降解酶催化黃原膠制備寡糖的作用機制研究仍然十分匱乏，同時無法實現黃原膠相關降解酶的獲取，且生成寡糖的含量有限，很難實現黃原膠寡糖的工業化生產。

圖6 黃原膠降解途徑[78]Fig.6 Degradation pathway of xanthan gum[78]

4 總結與展望

海洋寡糖種類繁多、來源廣泛，具有抗腫瘤、抗氧化、抗凝血和抗炎等生理活性，在醫藥、化妝品、食品、農業等領域發揮著越來越重要的作用，有著廣闊的發展前景。目前，海洋寡糖生物酶法制備具有反應條件溫和、綠色環保、降解率高等優勢，因此，高效優質的海洋寡糖酶法制備工藝開發是當前的主流發展方向。隨著科學技術和酶工程的不斷發展，很多新型酶進入人們的視野。其中，納米酶是有催化作用的納米材料。納米酶很穩定、價格低廉和易于工業化放大等優點，引起了人們的廣泛關注[79]。迄今為止，已發現具有氧化還原酶、水解酶、裂合酶和異構酶四種催化類型的納米酶[80]。納米酶的發現成為未來酶法制備海洋寡糖的發展方向。

隨著酶工程和基因工程的不斷發展，酶法制備海洋寡糖未來發展方向有如下四個方面：不斷發掘催化效率高的酶資源，包括新技術得以應用于酶的分子修飾和改造，獲得高效的酶資源。通過基因工程獲得更多優質的酶，并實現優質酶的產業化。從自然界中發現新的酶；完善酶促反應的技術路線，實現高濃度底物的高效降解，提高生產效率、降低生產成本；構建基于固定化酶的高效反應器，包括攪拌罐式反應器、固定床式反應器、流動床式反應器和膜式反應器，實現海洋寡糖的連續化生產。同時加強對新型固定化酶技術及載體的探討，提高固定化酶活性，降低生產成本；闡明海洋寡糖制備過程中酶的作用和調控機制，提升酶的催化效率，強化酶的調控。隨著科學技術的不斷發展和研究人員的不斷探索，將會促進海洋多糖資源的集約開發和海洋寡糖的商業化生產。