體外合成昆布二糖研究取得新進展

昆布二糖（laminaribiose）是β-1,3糖苷鍵連接的還原性二糖，是一種功能多樣的高價值寡糖。它可以作為合成透明質酸的前體物質應用於製藥及化妝品行業，作為促發芽劑和天然防腐劑應用於農業領域，且其具有益生作用，可以作為食品添加劑應用於食品保健品行業，另外，還可以調控嗜熱菌熱纖維梭菌的蛋白表達。昆布二糖的傳統製備方法是以稀酸水解天然產物，但天然產物供應有限，導致昆布二糖價格居高不下。因此，開發成本低廉、環境友好的昆布二糖高效合成技術，對高附加值功能性寡糖生物製備具有重要意義。

中國科學院天津工業生物技術研究所研究員游淳帶領的體外合成生物學中心研究團隊，設計了將廉價底物澱粉和葡萄糖一步轉化為昆布二糖的體外多酶催化系統。該體系包括α-葡聚糖磷酸化酶（α-glucan phosphorylase, αGP）和昆布二糖磷酸化酶（laminaribiose phosphorylase, LBP），其中αGP將澱粉轉化成高能磷酸化糖（葡萄糖1-磷酸，G1P），LBP將葡萄糖和G1P催化合成昆布二糖；此外，添加異澱粉酶（isoamylase，IA）和4-葡聚糖轉移酶（4-glucanotransferase,4GT）兩個輔助酶可以提高昆布二糖產率；最終通過反應體系優化，基於澱粉的昆布二糖的產率進一步提高至91.9%。為驗證該反應路徑的工業潛力，該研究團隊提高了底物澱粉和葡萄糖的濃度，最終可以得到61.2 g/L昆布二糖。這條新的酶法製備二糖系統可以成為未來二糖的生產平台，通過替換糖苷磷酸化酶可以合成不同二糖，為以澱粉為底物生產其他二糖奠定了基礎。

通過體外多酶系統催化澱粉和葡萄糖製備昆布二糖的途徑設計

來源：中國科學院天津工業生物技術研究所

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