堿性果膠酶（EC:4.2.2.2）是一類在堿性條件下，以反式消去作用斷開(kāi)果膠質(zhì)主鏈，產(chǎn)生不飽和的寡聚半乳糖醛酸的酶，在紡織工業(yè)的麻類脫膠、棉織品精煉等領(lǐng)域內(nèi)有著廣泛的應(yīng)用。我國(guó)是麻類生產(chǎn)大國(guó)，種植面積和麻類纖維產(chǎn)量均居世界前列。傳統(tǒng)麻類脫膠工藝采用化學(xué)脫膠，雖然脫膠效果比較好，但是在煮練過(guò)程中，由于大量使用了強(qiáng)堿、強(qiáng)酸和脫膠劑，存在著生產(chǎn)勞動(dòng)強(qiáng)度大、高能耗、污染嚴(yán)重、對(duì)纖維有一定損失等弊端。與此相比，酶法脫膠技術(shù)具有專一性強(qiáng)、條件溫和、低能耗、環(huán)保和工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，將是麻類生產(chǎn)的必然趨勢(shì)，具有巨大的市場(chǎng)前景。相比于傳統(tǒng)的高堿、高溫處理手段，使用堿性果膠酶不僅對(duì)果膠質(zhì)有較好的去除作用，對(duì)天然纖維素纖維損傷較小，而且可以減少材料消耗和環(huán)境負(fù)擔(dān)，為紡織工業(yè)開(kāi)辟了一條綠色清潔生產(chǎn)之路。
中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員宋江寧帶領(lǐng)的結(jié)構(gòu)生物信息學(xué)與整合系統(tǒng)生物學(xué)研究組針對(duì)新型、高效、耐高溫堿性果膠酶的挖掘這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)，開(kāi)展了一系列深入的研究工作。研究組從天津沿海的高堿性土壤中篩選出一株具有堿性果膠酶分泌能力的菌株，經(jīng)鑒定發(fā)現(xiàn)屬于類芽孢桿菌屬（Paenibacillus）。使用簡(jiǎn)并PCR的方法，從其基因組中克隆得到一條堿性果膠酶的部分片段，并根據(jù)該片段設(shè)計(jì)特異性引物通過(guò)反向PCR的方法，獲得了該基因的全長(zhǎng)及上下游序列，并在大腸桿菌中實(shí)現(xiàn)了表達(dá)。
通過(guò)對(duì)其酶學(xué)性質(zhì)的研究和麻類脫膠效果的評(píng)估，發(fā)現(xiàn)該酶具有很大的實(shí)際應(yīng)用潛力。該基因在大腸桿菌中的胞外表達(dá)效果良好，搖瓶水平上的產(chǎn)量即可達(dá)到2,467 U/mL和89.2%的分泌率，遠(yuǎn)高于同行報(bào)道的水平。經(jīng)過(guò)在發(fā)酵罐上的進(jìn)一步優(yōu)化，其產(chǎn)量可達(dá)3,200 U/mL，并具有進(jìn)一步工藝優(yōu)化的潛力，有利于將來(lái)的工業(yè)化大生產(chǎn)的應(yīng)用，以提高我國(guó)在重要工業(yè)酶的發(fā)酵生產(chǎn)和紡織工業(yè)清潔化生產(chǎn)等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的研究水平。
該研究得到中國(guó)科學(xué)院百人計(jì)劃（擇優(yōu)）、中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程項(xiàng)目（KSCX2-EW-G-8）和天津市重大科技攻關(guān)項(xiàng)目（10ZCKFSY05600）的資助，并已申請(qǐng)2項(xiàng)國(guó)家專利（201210064549.8和201310155628.4）。
最新的研究結(jié)果發(fā)表在BMC Biotechnology 雜志上，天津工生所結(jié)構(gòu)生物信息學(xué)與整合系統(tǒng)生物學(xué)研究組科研助理李小曼和王輝林為論文的共同第一作者。
