日前，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所海洋生物酶工程創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在極地微生物酶資源開發(fā)利用方面取得了重要研究進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表在生化與分子生物學(xué)領(lǐng)域國際著名期刊International Journal of Biological Macromolecules，并獲授權(quán)國家發(fā)明專利1項(xiàng)。
稀有糖作為新興的功能性甜味劑，被廣泛應(yīng)用于保健食品、嬰幼兒配方食品、乳制品、飲料等食品中，其中的D-阿洛酮糖具有低熱量、口感接近蔗糖、安全性和穩(wěn)定性高等優(yōu)勢，在市場中的占有份額逐年提升。目前生產(chǎn)主要依賴D-阿洛酮糖3-差向異構(gòu)酶的生物轉(zhuǎn)化法，生產(chǎn)效率較低，因此尋找具有高催化性能的生物酶制劑是D-阿洛酮糖開發(fā)的最主要任務(wù)之一。
極地微生物由于極端生存環(huán)境而在長期進(jìn)化過程中形成了特殊的生理機(jī)制和代謝途徑，使其在生物制藥、化妝品創(chuàng)新、工業(yè)酶制劑以及極地環(huán)境保護(hù)與生態(tài)修復(fù)等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的開發(fā)潛力和應(yīng)用價(jià)值。研究團(tuán)隊(duì)從南極深海沉積物中分離出的南極細(xì)菌A4中獲得了一種D-阿洛酮糖3-差向異構(gòu)酶，該酶對D-果糖的生物轉(zhuǎn)化率達(dá)到了29%，其催化活性不嚴(yán)格依賴金屬離子，與其他來源酶相比具有更高的生物安全性；利用基于纖維素結(jié)合域的固定化技術(shù)，一步法制備了固定化D-阿洛酮糖3-差向異構(gòu)酶，固定化酶在10次連續(xù)反應(yīng)后依然保持約44%的催化活性；通過理性設(shè)計(jì)和突變體篩選，獲得了一種熱穩(wěn)定性提高的單點(diǎn)突變體A248H，催化溫度從40℃提高到60℃，D-果糖的生物轉(zhuǎn)化率提高到了32%。該研究不僅為D-阿洛糖的生物合成提供了一種性能優(yōu)良的候選酶，也為極地生物資源的高質(zhì)化利用提供了新的理論依據(jù)和研究思路。
南極來源D-阿洛酮糖3-差向異構(gòu)酶及固定化示意圖
黃海所2022級碩士研究生李靜奇、副研究員孫晶晶為International Journal of Biological Macromolecules論文的共同第一作者，黃海所郝建華研究員為該論文的通訊作者。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃以及院級、所級基本業(yè)務(wù)費(fèi)等項(xiàng)目的資助。
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141813025038462
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