近日，中國水產科學研究院黃海水產研究所海洋生物酶工程創新團隊在南極磷蝦來源木糖異構酶開發利用方面取得了重要研究進展。相關成果發表在生化與分子生物學領域國際著名期刊International Journal of Biological Macromolecules，并獲授權國家發明專利1項（專利號：ZL 2024 1 1513932.6）。
木糖異構酶（Xylose isomerase）是生物質轉化、稀有糖合成及高果糖漿生產中的關鍵酶，在食品、醫藥和生物能源等領域具有廣泛應用。然而，目前大多數商業化木糖異構酶來源于嗜熱微生物，其催化反應通常需在70–95 ℃條件下進行，不僅能耗高，還易產生美拉德反應副產物，影響產品色澤與風味。因此，開發兼具高催化性能與低溫適應性的木糖異構酶具有重要意義。
研究團隊首次從南極磷蝦（Euphausia superba）中克隆獲得低溫高效木糖異構酶（EsXLI）基因，并完成其異源表達、構效分析與功能優化。研究結果表明，EsXLI能夠高效催化D-木糖（D-xylose）轉化為D-木酮糖（D-xylulose）的異構化反應，其最適溫度為50 ℃、最適pH為7.0，并且在低溫條件下仍保持較高的催化活性與穩定性。金屬離子測試顯示，Co2?、Mn2?和Mg2?可顯著提升酶活，而Ca2?、Ba2?則具有抑制作用。與多種已報道的木糖異構酶相比，EsXLI在底物親和力（Km）和催化效率（kcat/Km）方面均具有顯著優勢。特別是D328A突變體將最適反應溫度進一步降低至40 ℃，顯著增強了低溫催化潛力。
該成果不僅豐富了極地生物酶資源庫，也為構建節能、溫和條件下運行的食品級生物催化體系提供了新思路。
黃海所2022級碩士研究生譚佳豪為該論文的第一作者，黃海所徐甲坤研究員為通訊作者。該研究得到了國家重點研發計劃等項目的資助。
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141813025073398
