異麥芽酮糖（Isomaltulose）是甘蔗、蜂蜜等產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)的一種天然二糖。異麥芽酮糖具有優(yōu)異的遮蔽異味、平衡食品風(fēng)味特性，并且具有低升糖指數(shù)、低胰島素指數(shù)、持續(xù)提供能量、抑制脂肪積累、不會(huì)引起蛀牙的功能，可應(yīng)用于高血糖、糖尿病人以及兒童食品。2004年，美國FDA宣稱異麥芽酮糖為“公認(rèn)安全”級。因此，異麥芽酮糖通常被認(rèn)為是蔗糖的“理想替代品”，在食品、化工和藥品領(lǐng)域具有極其廣闊的應(yīng)用前景。然而，成本較高是制約異麥芽酮糖應(yīng)用的主要因素。目前異麥芽酮糖的工業(yè)化生產(chǎn)主要是蔗糖經(jīng)蔗糖異構(gòu)酶(SIases)的催化獲得，這就導(dǎo)致異麥芽酮糖的成本直接依賴于原料蔗糖的成本。其次，在生產(chǎn)過程中蔗糖異構(gòu)酶存在穩(wěn)定性差、回收率低、無法重復(fù)利用等問題，進(jìn)一步增加了異麥芽酮糖的生產(chǎn)成本。因此，開發(fā)一種原料成本低、酶催化活性高且能循環(huán)使用的異麥芽酮糖生產(chǎn)工藝，是推動(dòng)異麥芽酮糖規(guī)?；瘧?yīng)用的前提條件。

　　圖1 異麥芽酮糖的應(yīng)用

　　針對這一情況，省科學(xué)院生物與醫(yī)學(xué)工程研究所制糖團(tuán)隊(duì)通過將來自于分散泛菌（Pantoea dispersa UQ68J）的蔗糖異構(gòu)酶相關(guān)基因引入大腸桿菌構(gòu)建細(xì)胞工廠，以高效催化未處理的甘蔗糖蜜轉(zhuǎn)化為異麥芽酮糖。并采用海藻酸鈣體系對重組大腸桿菌菌株進(jìn)行固定化，以提高蔗糖異構(gòu)酶的穩(wěn)定性和回收率。隨后，對甘蔗糖蜜濃度、氮源及其濃度、發(fā)酵溫度和pH等條件進(jìn)行優(yōu)化，以獲取最優(yōu)發(fā)酵條件。在最優(yōu)發(fā)酵條件下，以固定化重組大腸桿菌催化未處理甘蔗糖蜜產(chǎn)異麥芽酮糖的最大產(chǎn)量、產(chǎn)率和生產(chǎn)效率分別是240 g/L，94%和48 g/L/h。

　　體外研究顯示異麥芽酮糖能促進(jìn)多種益生菌生長，包括干酪乳桿菌、植物乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、嗜酸乳桿菌、動(dòng)物雙歧桿菌、長雙歧桿菌、短雙歧桿菌和凝結(jié)芽孢桿菌。這說明異麥芽酮糖具有益生元功效。此外，異麥芽酮糖能影響益生菌產(chǎn)生短鏈脂肪酸，尤其是提高丙酸的含量和降低乙酸的濃度。

　　圖2 基于固定化工程大腸桿菌綠色合成的異麥芽酮糖及其益生元活性研究

　　該項(xiàng)研究為低成本生產(chǎn)異麥芽酮糖和促進(jìn)其作為益生元工業(yè)化應(yīng)用提供理論依據(jù)。該成果近日發(fā)表在LWT-Food Science and Technology期刊上，省科學(xué)院生物與醫(yī)學(xué)工程所蘇慧慧博士和徐日益高級工程師為共同第一作者，張平軍博士和制糖團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人黃俊生為共同通訊作者。該研究得到廣東省科學(xué)院建設(shè)國內(nèi)一流研究機(jī)構(gòu)行動(dòng)專項(xiàng)資金項(xiàng)目的資助。

　　論文信息：Hui-Hui Su, Ri-Yi Xu, Zhan-Dong Yang, Yi-Shan Guo, Jun-Yong Gao, Liu-Zhen Mo, Ya-Fei Gao, Hao Cheng, Ping-Jun Zhang, Jun-Sheng Huang (2021), Green synthesis of isomaltulose from cane molasses by an immobilized recombinant Escherichia coli strain and its prebiotic activity, LWT, 143, 111054.

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.111054

　?。ㄊ】茖W(xué)院生物與醫(yī)學(xué)工程所 蘇慧慧/供稿）