氨基葡萄糖（glucosamine，氨糖）是一種重要的功能性單糖，在食品等行業(yè)具有廣泛用途。隨著人口老齡化的加劇、運動人群的增加以及氨糖更廣泛的應(yīng)用開發(fā)，氨糖的需求量持續(xù)上升。傳統(tǒng)生產(chǎn)氨糖的方法中，甲殼素水解法環(huán)境污染嚴(yán)重，易導(dǎo)致過敏反應(yīng)；發(fā)酵法由于氨糖抑制菌株生長導(dǎo)致發(fā)酵產(chǎn)物為乙酰氨糖，需進(jìn)一步酸解或酶解獲得氨糖。因此，亟須開發(fā)綠色、高效、一步法氨糖生產(chǎn)新方式。

近日，中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所體外合成生物學(xué)中心研究員游淳帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊，開發(fā)出利用體外多酶體系生產(chǎn)氨糖的新型生物制造平臺。該多酶催化路徑通過5個核心酶的級聯(lián)催化將淀粉和無機(jī)氨一步法轉(zhuǎn)化為氨糖，利用路徑設(shè)計、酶元件挖掘、計算模擬、反應(yīng)條件優(yōu)化等方法，提高了氨糖的產(chǎn)率和底物轉(zhuǎn)化率。在10g/L淀粉的低底物濃度下，催化生成7.2g/L氨糖，底物摩爾轉(zhuǎn)化率達(dá)到69.1%；在50g/L淀粉的高底物濃度情況下，催化生成23.7g/L氨糖，底物摩爾轉(zhuǎn)化率47.7%。該研究創(chuàng)制出一種產(chǎn)品產(chǎn)率高、環(huán)境友好、體系易于放大的新型氨糖生物轉(zhuǎn)化平臺，有利于促進(jìn)氨糖及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級和規(guī)模擴(kuò)大。

相關(guān)研究成果發(fā)表在ACS Catalysis上。天津工業(yè)生物所副研究員孟冬冬為論文第一作者，游淳為論文通訊作者。研究工作得到國家自然科學(xué)基金和天津市合成生物技術(shù)創(chuàng)新能力提升行動的支持。

論文鏈接

催化淀粉和無機(jī)氨轉(zhuǎn)化為氨糖的體外多酶體系