功能性二糖是一類具有特殊功效的低聚糖，由兩個(gè)單糖通過(guò)不同糖苷鍵連接而成，具有高甜度、低卡路里、低升糖指數(shù)的特點(diǎn)，可作為益生元和功能性甜味劑用于食品領(lǐng)域。此外，某些功能性二糖還因其獨(dú)特的功能，被廣泛應(yīng)用于化妝品、生物技術(shù)和制藥等領(lǐng)域。二糖的傳統(tǒng)制備方法是天然聚糖的酸解純化，但對(duì)應(yīng)的天然聚糖供應(yīng)有限，且酸解產(chǎn)物復(fù)雜，純化成本很高。隨著酶催化技術(shù)的發(fā)展，人們愈發(fā)傾向于尋找合適的酶催化制備二糖。目前，在合成糖苷鍵方面擁有優(yōu)良特性的糖苷磷酸化酶逐漸引起關(guān)注，但是其催化底物1-磷酸糖價(jià)格昂貴，導(dǎo)致合成二糖成本較高。

中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員游淳帶領(lǐng)的體外合成生物學(xué)中心研究團(tuán)隊(duì)，設(shè)計(jì)了將廉價(jià)底物淀粉轉(zhuǎn)化為多種功能性二糖的體外多酶催化體系。在該體系中，α-葡聚糖磷酸化酶（α-glucan phosphorylase, αGP）和α-葡萄糖苷酶（α-glucosidase, αG）兩種酶并行工作，將淀粉分別轉(zhuǎn)化為葡萄糖1-磷酸和葡萄糖，隨后葡萄糖1-磷酸和葡萄糖經(jīng)不同的二糖磷酸化酶（disaccharide phosphorylase, DSP）催化合成各種功能性二糖。該研究利用動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型對(duì)體外多酶催化體系的反應(yīng)進(jìn)程進(jìn)行學(xué)習(xí)并預(yù)測(cè)最佳反應(yīng)條件，以淀粉為單一底物制備出昆布二糖、纖維二糖、海藻糖、槐糖等功能性二糖，產(chǎn)率均在80%以上。該研究中的功能性二糖的生產(chǎn)方式改變了現(xiàn)有二糖的傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，具有較大的工業(yè)應(yīng)用潛力。

相關(guān)研究成果發(fā)表在Journal of Agricultural and Food Chemistry上，天津工業(yè)生物所博士研究生孫尚尚為論文第一作者。研究工作得到中科院重點(diǎn)部署項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、天津市合成生物技術(shù)創(chuàng)新能力提升行動(dòng)的支持。

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催化淀粉制備功能性二糖的體外多酶體系