發(fā)布時間：2022-01-02 11:27

　　人乳寡糖（Human milk oligosaccharides,HMO）是母乳中重要的免疫活性成分,對嬰幼兒健康起到顯著促進作用。2’-巖藻糖基乳糖（2’-FL）是HMO的主要組分,極具應用價值,3-巖藻糖基乳糖（3-FL）與2’-FL的合成途徑相似,兩者的研究具有相互借鑒意義,近年來針對它們的研究取得了較多進展。以微生物細胞工廠為核心理念的新型生物合成途徑有望將2’-FL和3-FL產業(yè)化,未來將對乳制品行業(yè)產生重要的影響。文中綜述了生物技術制備2’-FL和3-FL的最新研究進展,并對未來發(fā)展趨勢進行了展望。 

【文章來源】：生物工程學報. 2020,36(12)北大核心CSCD

【文章頁數】：12 頁

【部分圖文】：

2’-FL和3-FL的結構示意圖

純酶催化僅限于實驗室小規(guī)模研究，產業(yè)化應用還需要將關鍵酶基因構建到底盤微生物中來完成。已知的合成途徑包括Salvage和De novo兩種(圖2)，其中Salvage途徑需要外源添加L-巖藻糖作為合成前體；De novo途徑則直接利用D-葡萄糖或甘油為碳源來合成關鍵前體GDP-L-巖藻糖，進而生產出人乳寡糖。2006年，法國國家科研中心的Drouillard等[15]首次在大腸桿菌中構建出2’-FL合成途徑，表達了幽門螺桿菌Fut C酶基因，最高產量達到14 g/L，其中胞外含量11 g/L。這是首次采用De novo途徑，該途徑成為研究的焦點，Lee等[16]在E.coli BL21 star(DE3)菌株中表達了幽門螺桿菌來源的Fuc T2酶以及Man B、Man C、Gmd、Wca G酶，但該菌株分解乳糖的能力較強，因此難以大量積累2’-FL。更換無法水解乳糖的E.coli JM109(DE3)后，乳糖僅被用于合成2’-FL，產量上升到1.2 g/L，但僅為理論產量的20%。此外，作者發(fā)現Fuc T2表達后可溶性很差，多為包涵體，因此解決該酶的可溶性問題將提高2’-FL的合成能力。例如，Chin等[17]在其N端融合了3個天冬氨酸(D3標簽)，使得酶可溶性提升，酶活力提高了3.4倍，這種添加負電荷氨基酸標簽的方式早先也被用于提高脂肪酶在大腸桿菌中的可溶性表達，獲得了較好的效果，因而具備一定的普適性。由于E.coli JM109(DE3)菌株存在一些產業(yè)化應用的缺陷，包括生長緩慢、易產乙酸、易形成生物膜等，Chin等[18]嘗試使用BL21 star(DE3)菌株，他們使用λ-Red重組技術改造了乳糖操縱子，使得BL21 star(DE3)水解乳糖的能力下降了97%，解決了乳糖易被宿主分解的問題。盡管最終產量并不如JM109(DE3)，但每克乳糖對應的2’-FL產率提高了3.6倍。最終通過分批發(fā)酵實現了2’-FL產量6.4 g/L，最高細胞干重71.1 g/L，產率0.118 g/(L·h)。Huang等[11]對不同的大腸桿菌宿主進行了比較，結果表明對2’-FL而言JM109(DE3)產量最高，對3-FL而言JM109(DE3)和Nova Blue(DE3)產量最高，而這兩種宿主都不能利用乳糖，因此避免了乳糖分解。另一方面，加強乳糖的轉運能力對提高2’-FL產量有較大幫助，已有報道通過表達乳酸克魯維酵母來源的乳糖轉運蛋白基因lac12來實現該目標。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]人乳寡糖體外合成研究進展[J]. 翟婭菲,禹曉,相啟森,張華,張星稀,申瑞玲.  食品工業(yè)科技. 2018(05)
[2]歐盟批準乳糖-N-新四糖等作為新食品成分使用[J].   中國食品衛(wèi)生雜志. 2016(02)



本文編號：3564093