生物制造高附加值乳糖衍生物的研究进展

2021-04-27夏洪志王晨浩刘雅知

工业微生物 2021年2期

关键词：生物

夏洪志，李娜，王晨浩，刘雅知，於昊，徐铮*

1. 南通励成生物工程有限公司, 南通 226010;2. 南京工业大学食品与轻工学院, 南京 211816

乳糖存在于人类和其他哺乳动物的乳汁中，是由D-半乳糖与D-葡萄糖通过β-1,4-糖苷键组成的还原型二糖，通常含有一分子结晶水(C12H22O11·H2O)，在牛奶中的质量比为4.5%～5.0%[1]。婴幼儿通过小肠上皮细胞刷状缘分泌的乳糖酶将其水解为单糖，并随细胞主动转运获得吸收。D-葡萄糖为机体提供能量，而D-半乳糖以糖苷键结合于神经酰胺上形成半乳糖脑苷脂参与大脑的发育。婴儿期是神经发育的关键期，因此乳糖对婴儿期的神经系统发育至关重要[2]。成年人消化乳糖的能力显著下降，尤其是亚洲人缺乏乳糖酶普遍不能利用乳糖，所以食入乳糖后会造成胀气、腹泻、腹痛等症状[3]。这导致乳制品中通常需要去除乳糖，或将其水解为单糖来避免乳糖不耐受症，例如舒化奶类产品[4]。乳糖主要用于制造婴儿食品和配制药物，譬如作为药用辅料和填料，已广泛应用于国际制药行业，因此是乳糖增值的有效手段。2019年我国药用乳糖产量就已增长至18 400吨[5]。除此以外，近年来利用生物工程技术将乳糖转化为更高附加值的糖类产品也具有很大市场；例如乳果糖(lactulose)、岩藻糖基乳糖(fucosyllactose)、D-塔格糖(D-tagatose)、低聚半乳糖(galacto-oligosaccharides)等(表1)。这些产品为大幅提升乳糖的商业附加值提供了可能，因而具有很大的发展潜力，下面就这几种产品的研发进展予以综述。