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链霉菌来源D-甘露糖异构酶的性质及其在制备 D-甘露糖中的应用

华晓晗李延啸马俊文刘海杰闫巧娟江正强

甘露糖具有多种功能活性。同时还是多种物质的合成前体，在食品、医药、饲料等行业应用广泛。通过植物降解提取和葡萄糖化学转化的方法生产甘露糖具有一定的局限性，因此利用酶法转化甘露糖逐渐受到广泛关注。其中，D-甘露糖异构酶被认为是甘露糖生产中最有潜力的异构酶。为了发掘新的D-甘露糖异构酶，许多研究将D-甘露异构酶基因克隆并表达在异源宿主中。本研究将一个链霉菌(Streptomyces sp.)来源的D-甘露糖异构酶基因(ssMIaseA)在大肠杆菌中表达，对重组酶SsMIaseA的酶学性质展开研究，并用于制备D-甘露糖。研究结果表明，SsMIaseA的比酶活显著高于其他大肠杆菌表达的D-甘露糖异构酶，制备甘露糖的转化率也处于较高水平。该研究为D-甘露糖的酶法制备奠定了基础。

摘要

【背景】D-甘露糖具有多种功能活性，在食品、医药、饲料等行业应用广泛。D-甘露糖异构酶可以催化D-果糖与D-甘露糖之间的相互转化，在D-甘露糖的酶法制备中具有应用潜力。

【目的】克隆一个链霉菌(Streptomyces sp.)来源的D-甘露糖异构酶基因(ssMIaseA)并在大肠杆菌中表达，研究其酶学性质，并用于制备D-甘露糖。

【方法】从链霉菌(Streptomyces sp.)中发掘一个D-甘露糖异构酶基因(ssMIaseA)，构建重组表达质粒pET-28a-ssMIaseA并在大肠杆菌BL21(DE3)中表达，经Ni-NTA亲和层析纯化后测定酶学性质，利用高效液相色谱对SsMIaseA制备D-甘露糖进行研究。

【结果】SsMIaseA与嗜热裂孢菌(Thermobifda fusca)来源的D-甘露糖异构酶ManI相似性最高，为60.2%。该酶比酶活为525 U/mg，分子量约为45 kD，最适pH和温度分别为7.5和45 ℃，在pH 6.5-10.0范围内和45 ℃以下保持稳定。该酶对甘露糖具有最高催化活性，其次是果糖、塔罗糖和塔格糖。利用SsMIaseA转化600 g/L D-果糖，反应8 h达到平衡，生成185 g/L D-甘露糖，转化率为31%。

【结论】SsMIaseA作为新型D-甘露糖异构酶为D-甘露糖的酶法制备奠定了基础。