2.5万元！济南大学拟转让一种β-葡萄糖醛酸酶及其应用

近日，济南大学发布成果转化公示，拟将其“一种β-葡萄糖醛酸酶及其应用”发明专利转让给山东航程企业管理信息咨询有限公司。转让费用为2.5万元。该项成果的完成人为高娟。

图片来自济南大学官网

“一种β-葡萄糖醛酸酶及其应用”发明专利属于基因工程与发酵工程技术领域，核心围绕多粘类芽孢杆菌来源的β-葡萄糖醛酸酶的制备及胆红素生产应用展开，是生物催化领域的重要技术成果。该β葡萄糖醛酸酶可以动物胆汁为原料通过简单步骤获得胆红素，比现有胆红素提取方法生产条件温和，获得的胆红素纯度高，可应用于规模化胆红素生产中。

β-葡萄糖醛酸酶的核心应用场景为胆红素制备，同时其同类酶制剂在生物催化、临床检测等领域均有应用，传统相关产品及工艺在实际应用中存在多重痛点与困境，具体体现在以下方面。

一是胆红素传统制备工艺的核心问题。胆红素作为人工牛黄的核心原料，传统制备以猪、牛、羊等家畜胆汁为原料，采用高温碱性皂化法，需在pH10-12、100℃高温条件下破坏结合态胆红素的β-葡萄糖醛酸苷键。该工艺一方面需要消耗大量碱性试剂，造成生产过程的环保压力与原料成本增加；另一方面高温易引发胆红素氧化分解，导致产品收率大幅降低，同时皂化后杂质较多，后续纯化难度大，难以满足高纯度胆红素的临床用药需求。

二是传统β-葡萄糖醛酸酶制剂的产业化瓶颈。现有研究中虽有利用β-葡萄糖醛酸酶水解结合胆红素的尝试，但所用酶制剂多为大肠杆菌来源的粗制品，存在表达量低、酶活不稳定的问题，且批次间差异较大，无法满足规模化生产的工艺要求；同时此类酶的理化性质不佳，pH及温度适应范围窄，在实际生产中易失活，进一步限制了其在胆红素提取中的工业化应用。

三是其他β-葡萄糖醛酸酶应用领域的技术缺陷。在生物催化领域，传统β-葡萄糖醛酸酶在甘草酸、黄芩苷水解等应用中，存在催化效率低、底物特异性差的问题；在临床肿瘤诊断领域，人源β-葡萄糖醛酸酶虽有潜在应用价值，但现有检测用酶制剂的纯度低、灵敏度不足，难以实现肿瘤标志物的精准检测；而在饲料加工等领域，传统酶制剂水解茶皂素的效率有限，无法有效解决茶籽粕的溶血性问题。

本专利研发的多粘类芽孢杆菌来源β-葡萄糖醛酸酶及其应用技术，针对传统工艺与产品的痛点实现全方位突破，核心优势与创新点体现在基因序列、酶学特性、表达体系及应用工艺等方面。

第一，基因与蛋白序列采用全新设计。首次获得具有自主知识产权的β-葡萄糖醛酸酶氨基酸序列（SEQIDNO:1）及编码基因核苷酸序列（SEQIDNO:2），为酶制剂的高效表达与定向改造奠定基础，区别于现有大肠杆菌、枯草芽孢杆菌等来源的酶序列，从源头优化酶的理化性质与催化性能。

第二，优异的酶学特性适配工业化生产。该酶的最适反应pH为5.5、最适反应温度为45℃，在pH4.0-7.0范围内可维持80%以上酶活，pH4.0-9.0范围内维持60%以上酶活，40-60℃保温1h仍保持50%以上酶活，具备宽pH适应范围、良好的热稳定性，无需复杂的工艺控温、控酸条件，适配工业化大生产的环境要求。

第三，高效的异源表达体系实现产业化量产。该酶可在未经优化的大肠杆菌表达体系中高效表达，酶活表达量达95U/mL、蛋白表达量为0.92g蛋白/L培养物，比活力达338U/mg，远高于现有大肠杆菌来源的野生型β-葡萄糖醛酸酶，且表达体系成熟、培养成本低，解决了传统酶制剂产量低、批次不稳定的产业化瓶颈。

第四，温和的胆红素制备工艺提升产品质量与收率。基于该酶开发的胆红素提取工艺，以动物胆汁为原料，通过脱脂、酶促水解、有机溶剂萃取、纯化的简单步骤即可获得高纯度胆红素，反应在常温常压下进行，无需高温碱性皂化，有效避免胆红素氧化；经实验验证，该工艺制备的胆红素纯度可达94.3%-95.8%，收率稳定在0.0289%-0.0298%，且工艺步骤简化、试剂消耗少，兼具环保性与经济性。

第五，载体与工程菌的配套开发实现技术闭环。构建了包含该酶编码基因的pET-28a载体及重组大肠杆菌工程菌（BL21(DE3)），工程菌构建方法简单、传代稳定，可直接用于酶制剂的工业化发酵生产，同时载体具备可改造性，为后续酶的定向进化提供了技术平台，实现了“基因-载体-工程菌-酶制剂-应用工艺”的技术闭环。

在生物工程与医药化工领域，β-葡萄糖醛酸酶凭借其催化β-D-葡萄糖醛酸苷键水解的核心功能，成为胆红素制备、肿瘤标记治疗等方向的关键生物催化剂，相关技术研发与专利创新持续推进。

“一种β-葡萄糖醛酸酶及在胆红素生产中的应用”发明专利（公告号为CN119432887B），通过构建重组质粒、转化、表达和分离纯化得到含有β葡萄糖醛酸酶的产品，可用于猪胆汁反应制备胆红素。本发明提供的β葡萄糖醛酸酶具有较高的酶活力和热稳定性，适应的pH范围和温度范围较大，适应性强，此外，含有Fe2+和Mg2+的金属离子溶液对β葡萄糖醛酸酶具有促进作用，有利于提高酶活力。该β葡萄糖醛酸酶生产胆红素的收率和纯度较高，可广泛应用于胆红素的生产过程中。

“一种葡萄糖醛酸酶及其突变体和在胆红素生产中的应用”发明专利（公告号为CN117448304B），所述葡萄糖醛酸酶来源于大肠杆菌，所述葡萄糖醛酸酶突变体为葡萄糖醛酸酶的氨基酸序列中第360～376位氨基酸截短后得到的突变体。将该葡萄酸醛酸酶或其突变体的编码基因与表达质粒连接构建表达载体，并将表达载体导入宿主菌株得到重组菌株，再通过培养该重组菌株得到全细胞催化菌泥，利用该重组菌株或全细胞催化菌泥可在进行胆红素制备时，具有较高的底物转化率且副产物较少，制备方法简单方便，生产条件温和、环境污染小。

“一种β-葡萄糖醛酸酶响应的糖类衍生物及其制备方法与应用”发明专利（公告号为CN114957356B），该糖类衍生物以糖前体底物为原料，在糖前体底物上修饰有化学报告基团和β葡萄糖醛酸酶响应的化学结构，化学报告基团用于标记或治疗，β葡萄糖醛酸酶响应的化学结构是以β糖苷键等作为自断裂连接臂，连接有葡萄糖醛酸/葡萄糖醛酸衍生物。在β葡萄糖醛酸酶的催化下，β葡萄糖醛酸响应的化学结构可以从该糖类衍生物上断裂，裸露出单糖或二糖或其衍生物上的羟基。本发明糖类衍生物能够被肿瘤细胞大量摄取，并通过糖代谢途经，将非天然的糖代谢在肿瘤细胞表面，从而用于肿瘤的标记和治疗。