中科院过程工程研究所糖生物工程课题组在人乳低聚糖(HMOs)制备领域取得突破性成果

6'/3'-SLN：人乳中的“宝藏分子”

突破合成瓶颈：高效经济新方法

此前，虽然已经证明了一锅多酶法合成3'-SLN和6'-SLN的潜力，但低底物浓度和高生产成本却成了产业化道路上的“拦路虎”。酶的纯化成本高昂，CMP-Neu5Ac、CTP和LacNAc等底物价格也十分昂贵，让这一领域的发展举步维艰。

糖生物工程课题组的科研专家没有退缩，他们设计并构建了一条高效、经济的多酶催化合成路线。这个创新之处在于，使用相对廉价的六偏磷酸钠作为磷酸供体，成功实现了价格昂贵的ATP和CTP的再生，大大降低了成本，如图1所示。

图1：基于NTP再生的多酶催化合成6'-SLN（A）和3'-SLN（B）的途径

在酶的表达方面，团队选取了此前报道过的高效酶进行重组表达。他们采用载体pBAD/HisB进行基因表达，将编码多种关键酶的基因连接到载体上，生成重组质粒，再利用大肠杆菌BW25113来表达酶。更厉害的是，科研专家敲除了大肠杆菌BW25113的乳糖酶，这样就能直接使用粗酶进行反应，避免了酶的纯化步骤，进一步降低了酶的成本。

为了进一步降低生产成本，满足工业制备需求，科研团队直接利用原位生成、未经纯化的LacNAc来合成这两种HMOs。

经过反复尝试不同的优化条件，他们发现，在pH值为7.0的条件下进行反应，并采用分批补充多聚磷酸盐的策略，能够有效降低反应体系中磷酸盐杂质对酶活的影响。在底物浓度达到80 mM的条件下，3'-SLN和6'-SLN的产率分别高达94.8%和95.0%！

在5升规模的实验中，6'-SLN和3'-SLN的合成产率分别达到了96.1%和92.3%（图2），这一成果令人瞩目！这不仅证明了该方法的可行性和高效性，也为后续的工业化生产奠定了坚实基础。

图2：5 升规模下6'-SLN（A）和3'-SLN（B）合成的时间进程。

未来展望：引领产业新方向