生物工程学报

作者：贾东旭，倪池德，王嘉乐，柳志强，郑裕国

单位：浙江工业大学 绿色化学合成与转化技术全国重点实验室，浙江 杭州 310014

关键词：纤维二糖差向异构酶;乳果糖;定向进化;热稳定性;生物转化

基金：国家重点研发计划(2020YFA0908400)

来自热解纤维素菌(Caldicellulosiruptor morganii)的纤维二糖差向异构酶(CmCE)的突变体CmCE/D226G可以催化乳糖异构化为乳果糖，但热稳定性和催化活性制约了其在高底物浓度下的生物转化。为解决上述问题，本研究针对CmCE/D226G开展定向进化，采用易错PCR建立突变体文库，结合盐酸半胱氨酸-色氨酸显色高通量筛选正向突变体，再针对关键位点开展饱和突变，获得了热稳定性和催化活性提高的突变体CmCE/D226G/S180T。该酶在70 ℃下的半衰期从117.7 min提高到184.2 min，催化效率从14.96 L/(mmol·s)提高到36.5 L/(mmol·s)。机理分析表明，突变酶的His377和底物烯醇式中间体O1的距离更近，从而提升了异构化效率，同时突变增强了柔性环刚性，提高了酶热稳定性。以350 g/L乳糖进行生物转化，CmCE/D226G/S180T的乳果糖得率达54.8%，依匹乳糖得率为9.2%；相比之下，CmCE/D226G的乳果糖和依匹乳糖得率仅分别为50%和10.3%。本研究为生物法制备乳果糖提供了优势酶，有利于促进乳果糖的绿色合成技术创新。

来源：2026年第3期

《生物工程学报》期刊编辑部

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