异构酶在生物制造中的研究进展

徐铮，徐恺，陈昱金，李丽，付铭洋

(南京工业大学 食品与轻工学院，江苏 南京，211816)

异构酶(isomerase)是七大酶类中的第五种，以EC5分类号命名，催化分子内的几何或者结构重排。可细分为差向异构酶(epimerase)、消旋酶(racemase)、互变异构酶(tautomerase)、变位酶(mutase)和顺反异构酶(cis-transisomerase)等。自然界常见的物质如氨基酸和糖类都可能存在同分异构体，其分子质量相同，仅仅是原子空间排布不一致。它们彼此间常可通过异构酶来实现转化，异构酶催化的反应即异构反应(isomerization)，这类反应往往是受到热力学影响的可逆反应，即酶对底物和产物都具有催化能力，在达到化学平衡后产物比例不再发生变化。异构反应最为人熟知的是果葡糖浆的生产过程，即利用葡萄糖异构酶(也称木糖异构酶、GIase)催化D-葡萄糖获得D-果糖，转化率一般为42%[1]。由于D-果糖的甜度较蔗糖高而D-葡萄糖又较之低，因此两者的混合物甜度与蔗糖接近(10%糖度下，55型果葡糖浆甜度与蔗糖一致、42型甜度为蔗糖的90%左右)。美国盛产玉米，因此大量的玉米淀粉可以水解为D-葡萄糖，进一步可以转化为果葡糖浆,果葡糖浆的推广解决了美国玉米产业的过剩问题，大型饮料企业如可口可乐在产品中广泛添加了果葡糖浆并为人熟知。早在2006年全球果葡糖浆产能就达到1 000万t，被誉为一项划时代的发明。果葡糖浆的成功证明了异构酶是具有重要产业价值的工业酶，然而许多异构酶催化的反应还没有得到深入的研究与重视，异构酶在工业酶中的占比仍比较低(约3%)。……