近日，中国科学院合肥物质院等离子体所陈祥松团队在L-岩藻糖生物合成领域取得突破性进展。该团队通过代谢工程和混合碳源发酵策略，成功实现L-岩藻糖微生物合成，并在优化阶段大幅度提高了大肠杆菌生产L-岩藻糖的效率，相关研究成果已发表在国际知名期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry上。

L-岩藻糖是一种重要的功能性单糖，广泛应用于营养健康、医药和护肤等领域。然而，传统生产方法效率低下、成本高昂，限制了其大规模工业化应用。近年来，随着对L-岩藻糖生理功能的深入研究，其在肠道健康、降低血脂、抗癌以及皮肤保湿等方面的应用价值逐渐被挖掘，开发高效、低成本的生产技术成为该领域的关键需求。

研究团队通过代谢工程手段，对大肠杆菌的代谢通路进行了系统优化。首先筛选并整合了关键酶基因，包括α1,2-岩藻糖基转移酶和α-L-岩藻糖苷酶，将代谢通量导向L-岩藻糖合成。通过优化基因拷贝数，显著提高了酶的表达水平，进而提升了L-岩藻糖的产量。此外，团队还通过增强GTP和NADPH的供应，优化了代谢调控机制，并对2'-岩藻糖基乳糖转运蛋白进行改造，减少了2'-岩藻糖基乳糖的积累，进一步提高了L-岩藻糖的生产效率。

在发酵策略方面，团队采用了葡萄糖/甘油共发酵方法，优化了碳源分配，提高了菌株的发酵效率。最终，经过优化的工程菌株在5升发酵罐中实现了91.90克/升的L-岩藻糖产量，生产效率达到1.18克/升·小时，这一产量较以往报道提高了80.01%，是目前文献报道的最高水平。

该研究不仅为L-岩藻糖的工业化生产提供了全新的技术路线，还为微生物代谢工程领域提供了宝贵的经验和策略。通过精准的代谢通路调控和发酵优化，研究团队成功解决了传统生产方法中存在的效率和成本问题，为L-岩藻糖在食品、医药和护肤等领域的广泛应用奠定了坚实的基础。

安徽大学与合肥物质科学研究院联合培养的硕士研究生夏子涵为论文第一作者，孙立洁副研究员、袁立霞高级工程师为论文通讯作者。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.4c12544

L-岩藻糖生物合成路径优化与发酵性能提升示意图