《表1 已报道催化乳糖能够产生乳果糖的纤维二糖差向异构酶》

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《乳果糖制备方法的研究进展》

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注：Kcat.酶催化常数；Km.米氏常数。

差向异构转化广泛存在于糖类中，例如，D-葡萄糖转化为D-甘露糖、D-果糖转化为D-阿洛酮糖等，执行这类反应的酶也可以同时具有醛酮糖异构化能力，例如，纤维二糖差向异构酶（cellobiose 2-epimerase，CE酶，EC 5.1.3.11）既可以差向异构乳糖获得依匹乳糖，也可以醛酮糖异构化乳糖获得乳果糖[28-31]。Kim等[32]报道了利用CE酶催化乳糖制备乳果糖的工艺，使用150 U/mL纯化的嗜热纤维素降解菌（Caldicellulosiruptor saccharolyticus）来源CE酶（CSCE），在80℃、pH 7.5条件下2 h内转化700 g/L乳糖，获得408 g/L乳果糖，转化率58%，生产强度高达204 g/（L·h）；同时也获得107 g/L依匹乳糖，转化率15%，生产强度54 g/（L·h）；因此总计74%的乳糖发生了转化。由于对乳果糖的生产强度较高，对高浓度底物催化效果好，而且CSCE酶在65℃的活性半衰期达到74 h，表现出很好的稳定性，因此具有工业化潜力[33]。后续又发现来自于嗜热细菌Dictyoglomus turgidum（DTCE）、嗜热网球菌（Dictyoglomus thermophilum）（DithCE）和嗜热细菌Caldicellulosiruptor obsidiansis(COCE）的CE酶也适合生产乳果糖（表1）[34-37]，其中DTCE酶催化乳糖的产物乳糖、依匹乳糖、乳果糖质量比为32.9∶12.8∶54.3[34]，COCE酶为35∶11∶54[37]。除这几类嗜热型CE酶外还发现了许多常温型CE酶，这类酶催化乳糖数小时几乎不产乳果糖，只生成依匹乳糖[38]，然而研究表明，这类酶在低温下进行长时间反应，最终也可以产生乳果糖，且各糖组分比例与嗜热型酶所得结果类似。但过长的反应时间造成生产强度大幅降低，因此常温型CE酶不具备工业化生产乳果糖的潜力[39]。