D-阿洛酮糖生物转化酶制剂开发

成果编号：37153

价格：300

完成单位：江南大学

单位类别：211系统院所

完成时间：2022年

成熟程度：试生产阶段

服务产业领域：生物技术与医药

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发布人：受理处在线

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D-阿洛酮糖是代表性的新一代功能性糖，是D-果糖的差向异构体，相对甜度为蔗糖的70%，能量值约为蔗糖10%。除了具有甜度高、能量值低的优点，D-阿洛酮糖还具有减肥、降血糖、降血脂、抗龋齿、清除人体内活性氧簇、治疗糖尿病和动脉粥样硬化疾病等生理功能，以及耐热、耐酸等良好的理化性质。D-阿洛酮糖以其独有的健康特性，不仅能解决人体对甜味的生理需求，还能解决因摄入糖过量导致肥胖、糖尿病和“三高”人群增加的危害，符合人们日益增长的健康需要。因此，D-阿洛酮糖是一种理想的功能性甜味剂和蔗糖替代品。美国食品药品监督管理局（FDA）于2011年正式认证阿洛酮糖的安全性，允许D-阿洛酮糖作为膳食添加剂和部分食品配料；2019年FDA宣布，将D-阿洛酮糖排除在“添加糖”“总糖”标签之外，不需要在这两项类目中计算其添加量，意味着D-阿洛酮糖可作为“0糖”成分用于食品当中。此项政策公布后，2020年北美含有D-阿洛酮糖的新产品数量与2019年相比增加了两倍。此外，D-阿洛酮糖还获得加拿大、墨西哥、澳大利亚、新西兰、新加坡等多个国家的法规许可，其安全性及功效性已经得到了印证。酮糖3-差向异构酶（KEase）能够催化D-果糖发生C-3位置的差向异构化反应，直接生成D-阿洛酮糖，是目前最为高效和常见的D-阿洛酮糖生产方法。然而，当前酮糖3-差向异构酶存在催化效率低、稳定性差、发酵酶活低等问题。

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成果介绍

科技计划：国家级：国家自然基金、国家重点研发计划省部级：江苏省社会发展面上项目

成果形式：新技术、新产品

合作方式：技术转让、技术开发、技术咨询、技术服务、技术入股、人才培养、共建载体

参与活动：

专利情况：正在申请 ,其中:发明专利 3 项
已授权专利,其中:发明专利 3 项
专利号:
ZL 201810059404.6
ZL 201810060068.7
ZL 202110496246.2

成果简介

综合介绍

创新要点

（1）从“质”和“量”两个方面，系统研究酮糖3-差向异构酶的高效生产关键技术，结合糖酶的定向挖掘与分子改造，实现具有工业化潜质的优质糖酶，再结合食品级表达和发酵过程控制优化，降低生产成本，实现食品级糖酶的高效制备。（2）在酮糖3-差向异构酶定向挖掘与分子改造方面，本团队已鉴定出13种新型酮糖3-差向异构酶，并结合底物口袋分析提高催化效率，结合亚基结合位点改造提高热稳定性，实现了酮糖3-差向异构酶的分子改造与功能强化。（3）在酮糖3-差向异构酶的食品级表达与高效生产方面，前期本团队已于国际率先完成了不依赖于抗生素筛选的食品级表达系统构建，本项目将在此基础之上研究启动子、终止子、信号肽等优化实现高效表达与分泌，结合发酵过程的全局优化与控制，提高发酵酶活。

技术指标

（1）野生型酮糖3-差向异构酶的比酶活>800 U/mg；（2）利用计算模拟与分子设计，借助定点突变或随机突变，实现分子改造与功能强化，提高催化效率和热稳定性，50°C条件下的半衰期超过20 h；突变体酶活超过1000 U/mg；（3）构建酮糖3-差向异构酶的高效枯草表达系统，结合高密度补料发酵，提高发酵产酶效率，发酵酶活大于2000 U/mL。

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