功能性二糖是一类具有特殊功效的低聚糖，由两个单糖通过不同糖苷键连接而成，具有高甜度、低卡路里、低升糖指数的特点，可作为益生元和功能性甜味剂用于食品领域。此外，某些功能性二糖还因其独特的功能，被广泛应用于化妆品、生物技术和制药等领域。二糖的传统制备方法是天然聚糖的酸解纯化，但是对应的天然聚糖供应有限，且酸解产物复杂，纯化成本很高。随着酶催化技术的发展，人们越来越倾向于寻找合适的酶催化制备二糖。目前，在合成糖苷键方面拥有优良特性的糖苷磷酸化酶逐渐引起关注，但是其催化底物1-磷酸糖价格昂贵，导致合成二糖成本很高。 

　　中国科学院天津工业生物技术研究所游淳研究员带领的体外合成生物学中心研究团队，设计了将廉价底物淀粉转化为多种功能性二糖的体外多酶催化体系。在该体系中，α-葡聚糖磷酸化酶（α-glucan phosphorylase, αGP）和α-葡萄糖苷酶（α-glucosidase, αG）两种酶并行工作，将淀粉分别转化为葡萄糖1-磷酸和葡萄糖，随后葡萄糖1-磷酸和葡萄糖经不同的二糖磷酸化酶 （disaccharide phosphorylase, DSP）催化合成各种功能性二糖。该工作利用动力学数学模型对体外多酶催化体系的反应进程进行学习并预测最佳反应条件，最终以淀粉为单一底物成功地制备了昆布二糖、纤维二糖、海藻糖、槐糖等各种功能性二糖，产率均在80%以上。该研究中功能性二糖的生产方式颠覆了现有二糖的传统生产模式，具有较大的工业应用潜力。 

　　该研究得到中科院重点部署项目、国家自然科学基金、天津市合成生物技术创新能力提升行动的支持，相关研究成果已经发表在期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry。天津工业生物所博士研究生孙尚尚为论文的第一作者。 　　  

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催化淀粉制备功能性二糖的体外多酶体系