近日，中国水产科学研究院黄海水产研究所海洋生物酶工程创新团队在南极磷虾来源木糖异构酶开发利用方面取得了重要研究进展。相关成果发表在生化与分子生物学领域国际著名期刊International Journal of Biological Macromolecules，并获授权国家发明专利1项（专利号：ZL 2024 1 1513932.6）。
木糖异构酶（Xylose isomerase）是生物质转化、稀有糖合成及高果糖浆生产中的关键酶，在食品、医药和生物能源等领域具有广泛应用。然而，目前大多数商业化木糖异构酶来源于嗜热微生物，其催化反应通常需在70–95 ℃条件下进行，不仅能耗高，还易产生美拉德反应副产物，影响产品色泽与风味。因此，开发兼具高催化性能与低温适应性的木糖异构酶具有重要意义。
研究团队首次从南极磷虾（Euphausia superba）中克隆获得低温高效木糖异构酶（EsXLI）基因，并完成其异源表达、构效分析与功能优化。研究结果表明，EsXLI能够高效催化D-木糖（D-xylose）转化为D-木酮糖（D-xylulose）的异构化反应，其最适温度为50 ℃、最适pH为7.0，并且在低温条件下仍保持较高的催化活性与稳定性。金属离子测试显示，Co²⁺、Mn²⁺和Mg²⁺可显著提升酶活，而Ca²⁺、Ba²⁺则具有抑制作用。与多种已报道的木糖异构酶相比，EsXLI在底物亲和力（Km）和催化效率（kcat/Km）方面均具有显著优势。特别是D328A突变体将最适反应温度进一步降低至40 ℃，显著增强了低温催化潜力。
该成果不仅丰富了极地生物酶资源库，也为构建节能、温和条件下运行的食品级生物催化体系提供了新思路。
黄海所2022级硕士研究生谭佳豪为该论文的第一作者，黄海所徐甲坤研究员为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划等项目的资助。
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141813025073398
