海洋微生物與生物技術— 酵素與應用 黃顯宗
海洋微生物酵素 Polysaccharase Laccase Protease Lipase Extremozymes Enzyme in biotechnology Restriction enzyme Other nuclease Bacteriolytic enzymes from phage
海洋微生物酵素 酵素全球市場（global market）2010年估計為60億美元，以每年5-10％增加 蒐集海洋細菌和少量的真菌，從近岸環境（near-shore habitats）可培養者開始 最常研發的酵素是分解聚合物（polymers）者，如蛋白質和醣類（carbohydrates） 例如，從弧菌分泌到體外的蛋白質酶（extracellular proteases），有些能夠忍耐中度（moderate）鹽濃度和清潔劑（detergents）
海洋微生物酵素 從土裡Bacillus分離的glucanases和其他醣類分解酵素 極端微生物（extremophilic microorganisms）是重要的酵素來源，如高溫和超高溫酵素在工業界的應用 洗潔劑中，Proteases和lipases可去除污漬（stain）
海洋微生物酵素 由於這些高溫酵素的穩定性，可耐清潔劑裡的漂白（bleaching）和表面活性劑（surfactants）的傷害 一些清潔劑納入cellulases 和hemicellulase，用來分解loose fiber，在厚棉布料（denim）上產生石洗（stone-washed）效果
stone-washed jean Dickies - Redlands Stonewashed - Jeans
海洋微生物酵素 清潔劑中酵素佔所有酵素市場的30％ 現代的食品加工也使用許多酵素（wide range of enzymes） 如用來修飾澱粉，用在改善texture，控制moisture和延長市售期（self-life） 台灣的毒澱粉案 Amylase分解澱粉至小單位
海洋微生物酵素 Pullulanases將alpha-1,4 bonds打開 從海洋高溫菌Thermotoga分離Pullulanases 洋菜分解酵素（agar-degrading enzymes）可從許多海洋菌分離到如Vibrio, Pseudomonas..等 洋菜從海洋紅藻Gracilaria分離，經過這些酵素分解成不同分解度的產品，用在各類食品中
海洋微生物酵素 Agarase也多用在分子生物粹取核酸的過程中 也用在從藻類粹取各類生物活性產品，如不飽和脂肪酸、維生素、胡蘿蔔素等
海洋微生物酵素 常用遺傳工程的手段，將有用的基因cloned到別的微生物中大量生產， 有時候有些困難，如在原本的微生物體內post-translational modification的處理，會改變性質，在別的微生物可能不夠完整
海洋微生物酵素 低溫的酵素，來自深海或極地的微生物 在低溫食品的處理有用，如防止腐敗，避免敏感的維生素損失等 如低溫galactosidases可用在低溫乳品去除乳糖 Xylanases可用在烘焙中改進麵包的crumb texture （tight, dense） Proteases用在嫩化肉質 Chitinase用在chitin的處理
Laccase漆酶 Laccases (EC 1.10.3.2) are copper-containing oxidase enzymes that are found in many plants, fungi, and microorganisms Application in industry and food
DNA polymerases 從海底熱泉（hydrothermal vent）所分離的微生物生成耐熱的DNA polymerases（Table 14.3） 用在分子生物研究上，如Polymerase Chain Reaction(PCR) 2015年就有380億美元市場，第一個是從Thermus aquatics所分離，稱為Taq polymerase 有其他high fidelity（高忠實）的酵素
Some DNA polymerases 陸地 - 海底熱泉 ＋ 海底熱泉等 酵素名 生物 來源 95C半衰期(min) Proofreading 修正功能 Taq Thermus aquaticus 陸地 40 - Amplitaq Vent Thermococcus litoralis 海底熱泉 400 ＋ Deep Vent Pyrococcus 1380 Tth Thermus thermosphilus 20 Pfu Pyrococcus furiosus 海底熱泉等 120 ULTm Thermotoga maritimea 50
海洋微生物polymers的應用 欲於復育、工業製程、生產、食品加工等 Bioadhesives https://en.wikipedia.org/wiki/Bioadhesive 水底coating，如船底降低draging Dyes and Sunscreen Poly-hydroxy-ß-hydroxyalkanoates（PHA）作為biodegradable plastics
Sunscreen products From cyanobacteria 篩選 UV absorbing pigments Scytonemin Shinorine 篩選 http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs12275-009-0118-6
Bioactive Pigments from Marine Bacteria http://www.hindawi.com/journals/ecam/2011/670349/
Poly-hydroxy-ß-hydroxyalkanoates（PHA） Biodegradable plastics Linear polyesters produced in nature by bacterial fermentation of sugar or lipid https://en.wikipedia.org/wiki/Polyhydroxyalkanoates Ralstonia eutropha and Alcaligenes spp., Pseudomonas putida, Aeromonas hydrophila, Thiococcus pfennigii等
延伸閱讀 Marine microbial enzymes Ref. 522 從九孔腸胃道分離出之細菌Vibrio KMU14其洋菜分解酵素生產最適化研究 Ref. 520 微生物金属蛋白酶的研究進展 Ref. 521 利用微生物開發海洋多糖降解酶的研究 Ref. 523
延伸閱讀 海洋微生物低温鹼性脂肪酶的纯化與性质研究 Ref. 524 海洋微生物低温酶特性及其在工業中的潜在用途 Ref. 525