日前，中國水產科學研究院黃海水產研究所海洋生物酶工程創新團隊在極地微生物酶資源開發利用方面取得了重要研究進展，相關成果發表在生化與分子生物學領域國際著名期刊International Journal of Biological Macromolecules，并獲授權國家發明專利1項。
稀有糖作為新興的功能性甜味劑，被廣泛應用于保健食品、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、安全性和穩定性高等優勢，在市場中的占有份額逐年提升。目前生產主要依賴D-阿洛酮糖3-差向異構酶的生物轉化法，生產效率較低，因此尋找具有高催化性能的生物酶制劑是D-阿洛酮糖開發的最主要任務之一。
極地微生物由于極端生存環境而在長期進化過程中形成了特殊的生理機制和代謝途徑，使其在生物制藥、化妝品創新、工業酶制劑以及極地環境保護與生態修復等領域展現出巨大的開發潛力和應用價值。研究團隊從南極深海沉積物中分離出的南極細菌A4中獲得了一種D-阿洛酮糖3-差向異構酶，該酶對D-果糖的生物轉化率達到了29%，其催化活性不嚴格依賴金屬離子，與其他來源酶相比具有更高的生物安全性；利用基于纖維素結合域的固定化技術，一步法制備了固定化D-阿洛酮糖3-差向異構酶，固定化酶在10次連續反應后依然保持約44%的催化活性；通過理性設計和突變體篩選，獲得了一種熱穩定性提高的單點突變體A248H，催化溫度從40℃提高到60℃，D-果糖的生物轉化率提高到了32%。該研究不僅為D-阿洛糖的生物合成提供了一種性能優良的候選酶，也為極地生物資源的高質化利用提供了新的理論依據和研究思路。
南極來源D-阿洛酮糖3-差向異構酶及固定化示意圖
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研發計劃以及院級、所級基本業務費等項目的資助。
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141813025038462
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