D-塔格糖的生理活性及生物合成研究进展.pdf

第 41 卷 第 6 期2023 年 11 月食 品 科 学 技 术 学 报Journal of Food Science and TechnologyVol.41 No.6Nov.2023doi:10.12031/spxb202300456文章编号:2095鄄6002(2023)06鄄0020鄄09引用格式:李子杰,沈立群,费康清,等.D鄄塔格糖的生理活性及生物合成研究进展J.食品科学技术学报,2023,41(6):20-28.LI Zijie,SHEN Liqun,FEI Kangqing,et al.Research progress on physiological activity and biosynthesis of D鄄tagatoseJ.Journal of Food Science and Technology,2023,41(6):20-28.D鄄塔格糖的生理活性及生物合成研究进展李子杰,摇 沈立群,摇 费康清,摇 陈摇 洲,摇 中西秀树(江南大学 生物工程学院/糖化学与生物技术教育部重点实验室,江苏 无锡摇 214122)摘摇 要:D鄄塔格糖是一种重要的稀有己酮糖,其甜度是蔗糖的 92%,热量只有蔗糖的三分之一;D鄄塔格糖分别于 2001 年和 2014 年被美国食品药品监督管理局和我国卫生和计划生育委员会批准为食品新原料。D鄄塔格糖具有降低血糖、减少肥胖、改善肠道菌群、抗龋齿、抗氧化等功能。D鄄塔格糖作为一种理想功能性甜味剂,具有广泛的应用价值,然而塔格糖的生产成本以及产量一直是限制塔格糖发展和应用的重要原因。D鄄塔格糖的合成方法主要有化学合成法和生物转化法。化学合成法生产 D鄄塔格糖虽然是一种经济有效的方法,但是在生产过程中需要高温高压的条件,并且容易生成山梨糖、甘露糖等杂糖,不利于分离纯化。为了克服这些缺点,生物转化法生产 D鄄塔格糖得到了广泛的关注和研究,因此,系统阐述了以不同底物,如己糖(半乳糖醇、D鄄半乳糖和 D鄄果糖)、乳糖、多糖(麦芽糊精和淀粉)转化成 D鄄塔格糖的研究进展和优缺点,并对其未来研究趋势进行了展望,以期为 D鄄塔格糖的研发与生产提供借鉴。关键词:D鄄塔格糖;生理功能;L鄄阿拉伯糖异构酶;乳糖;生物转化法中图分类号:TS202郾 3摇 摇 摇 摇 摇 文献标志码:A收稿日期:20230724基金项目:国家自然科学基金资助项目(32171475);江苏省自然科学基金资助项目(BK20210465)。Foundation:National Natural Science Foundation of China(32171475);Natural Science Foundation of Jiangsu Province(BK20210465).第一作者:李子杰,男,副教授,博士,主要从事稀有糖方面的研究。摇 摇 糖的过量摄入和肥胖、糖尿病等慢性疾病具有相关性,糖过量对身体的危害不亚于酒精1。欧美等发达国家和地区,为了引导消费者减少对糖的摄入,对含糖饮料等食品征收糖税。近年来,减糖和代糖市场需求持续火热;控糖、减糖契合“健康中国冶这一国家重要战略需求。稀有糖是自然界中存在但含量很低的单糖及其衍生物2,作为一类新型的功能性甜味剂,已成为国际上研究的热点。稀有糖食用后产生能量较少且具有抑制血糖升高、抗肥胖、抗氧化、抗炎等生理功能3-4,以极低卡路里的稀有糖作为代糖符合“大卫生、大健康冶这一理念5-6。D鄄塔格糖作为一种稀有糖,其口感与蔗糖相近,甜度是蔗糖的 92%,但热量却只有蔗糖的三分之一。D鄄塔格糖具有多种有益于人体的生理功能,如预防肥胖、降低血糖、抗龋齿、抗氧化、益生、改善肠道菌群、增强免疫力、预防心脑血管疾病等,因此 D鄄塔格糖是一种理想的功能性甜味剂。2001 年,美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration,FDA)将 D鄄塔格糖认定为“公认安全冶(generally recognized as safe,GRAS)食品7,并被世界卫生组织联合食品添加剂委员会(The Joint FAO/WHO Expert Committeeon Food Additives,JECFA)和联合国粮农组织推荐作为一种新型甜味剂,可以作为食品添加剂使02用8。2014 年,依据中华人民共和国食品安全法和新食品原料安全性审查管理办法,国家卫生和计划生育委员会批准 D鄄塔格糖为食品新原料。因此,D鄄塔格糖有着非常广阔的市场前景。1摇 D鄄塔格糖的代谢及生理活性D鄄塔格糖是一种重要的稀有己酮糖,是 D鄄半乳糖的同分异构体、D鄄果糖的 C鄄4 差向异构体或 D鄄山梨糖的 C鄄3 差向异构体,结构见图 1。图 1摇 D鄄塔格糖的分子结构Fig.1摇 Molecular structure of D鄄tagatose摇1郾 1摇 D鄄塔格糖的代谢D鄄塔格糖在人体内的代谢过程见图 2。图 2摇 D鄄塔格糖的代谢过程Fig.2摇 Metabolic process of D鄄tagatose摇虽然 D鄄塔格糖与 D鄄果糖在结构上具有相似性,人体对 D鄄塔格糖的吸收效率很低,仅有 20%25%被小肠吸收。D鄄塔格糖被小肠吸收后,代谢过程和D鄄果糖类似,但代谢速率只有果糖的 50%。在果糖激酶的作用下,D鄄塔格糖被转化为 D鄄塔格糖鄄1鄄磷酸,后者在醛缩酶的作用下分解为磷酸二羟丙酮和甘油醛。相对于 D鄄果糖,果糖激酶对 D鄄塔格糖显示了较低的亲和作用9。没有被小肠吸收的 D鄄塔格糖进入大肠,被肠道微生物发酵并产生短链脂肪酸10-11。在大肠中,D鄄塔格糖通过半乳糖的分支代谢途径 塔格糖鄄6鄄磷酸代谢通路进行代谢。在己糖激酶的作用下,D鄄塔格糖转化为 D鄄塔格糖鄄6鄄磷酸,进而在塔格糖鄄6鄄磷酸激酶和塔格糖鄄1,6鄄二磷酸醛缩酶的作用下,分解为磷酸二羟丙酮和甘油醛鄄3鄄磷酸。1郾 2摇 D鄄塔格糖的生理活性D鄄塔格糖具有降血糖、减少肥胖、益生、抗龋齿、抗氧化、提高生育能力等多种生理功能(图 3)。图 3摇 D鄄塔格糖的主要生理活性Fig.3摇 Main physiological activity of D鄄tagatose摇1郾 2郾 1摇 降低血糖D鄄塔格糖能够调控健康人群和域型糖尿病患者的血糖水平。与传统口服的治疗糖尿病药物相比,D鄄塔格糖安全性高、具有抗氧化活性以及抑制体重增加等优点11。研究表明:糖尿病患者在进行葡萄糖耐受实验前 30 min 给予 75 g D鄄塔格糖,能够显著抑制血糖升高且不会影响血液中的胰岛素水平12,并且 D鄄塔格糖的最小剂量为 5 g(3 次/d)能够有效控制域型糖尿病患者的乙酰化血红蛋白水平13。到目前为止,D鄄塔格糖的降血糖机理还没有完全阐明,其可能的机理如下:D鄄塔格糖在肝脏中的代谢同D鄄果糖类似,在果糖激酶的作用下生成 D鄄塔格糖鄄1鄄磷酸,后者能够诱导葡萄糖激酶从细胞核进入到细胞质,增强葡萄糖转化为葡萄糖鄄6鄄磷酸进入糖酵解12第 41 卷 第 6 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 李子杰等:D鄄塔格糖的生理活性及生物合成研究进展途径,同时促进葡萄糖转化为糖原14-15。D鄄塔格糖鄄1鄄磷酸还能够抑制糖原磷酸化酶的活性,从而抑制糖原分解为葡萄糖。此外 D鄄塔格糖能够抑制肠道中主要的消化酶类(蔗糖酶和麦芽糖酶)的活性,实现降低血糖的作用。因此,D鄄塔格糖可以作为代糖添加到糖尿病患者的饮食中,实现辅助降低血糖的功效。1郾 2郾 2摇 减少肥胖体重管理对于减少肥胖相关疾病的风险起着重要的作用。D鄄塔格糖具有低热量的特性,能够作为一种有前景的用于体重管理的甜味剂。对于很多糖尿病患者,降低体重是控制血糖的关键因素。糖尿病患者长期服用 D鄄塔格糖能够明显降低体重16,并且 D鄄塔格糖能够减少健康男性的食物摄入量17。对于孕妇而言,比较常见的问题是体重管理,如果体重过度增加,将会增加母亲和胎儿的健康风险,因此 D鄄塔格糖在母婴市场也有着潜在的应用前景。1郾 2郾 3摇 益生功能益生元是指一些不被宿主消化吸收却能够选择性地促进体内有益菌的代谢和增殖,从而改善宿主健康的有机物质18。D鄄塔格糖就是一种很好的益生元,D鄄塔格糖对人体的肠胃条件有抗性,能有效地刺激益生菌的生长,特别是 Bifidobacterium infantis,从而抑制致病菌的生长19;研究表明,人体健康的口腔中富含 D鄄塔格糖,并且因为 D鄄塔格糖对 Strep鄄toccus gordonii 等导致龋齿的细菌生长有着抑制作用20,所以具有抗龋齿功能。促进益生菌的增殖、抑制致病菌的生长、抗龋齿等功能都体现了 D鄄塔格糖良好的益生功能。1郾 2郾 4摇 抗氧化细胞内的自由基会对细胞造成损伤,从而导致癌症、衰老或其他疾病。D鄄塔格糖具有减弱胞内自由基造成细胞损伤的潜能。研究表明:与等物质量的葡萄糖、甘露醇或木糖相比,D鄄塔格糖能够抑制药物呋喃咀啶所造成的小鼠肝细胞的氧化损伤21。D鄄塔格糖具有弱铁螯合的特性。因此,可以通过抑制由铁催化的膜脂质过氧化和蛋白质羰基形成所导致自由基的产生,保护细胞免受铁诱导的细胞毒性22-23。1郾 2郾 5摇 其他功能D鄄塔格糖还在器官移植、提高生育能力、新生儿的成长等方面发挥作用22,并且科研人员对于其生理功能的研究也从未停止,D鄄塔格糖的应用潜力还有很大。2摇 D鄄塔格糖的生物合成方法D鄄塔格糖的合成方法主要有化学合成法和生物转化法。化学合成法是以 D鄄半乳糖为原料,在碱性或碱土金属的催化下,发生异构化反应,生成金属氢氧化物和 D鄄塔格糖复合物中间体沉淀,然后用酸中和中间体,得到 D鄄塔格糖。化学合成法生产 D鄄塔格糖虽然是一种经济有效的方法,但是在生产过程中需要高温高压的条件,并且容易生成山梨糖、甘露糖等杂糖,不利于分离纯化。因此,为了克服这些缺点,生物转化法生产 D鄄塔格糖得到了广泛的关注和研究24-25。经过多年的深入研究,生物转化法生产D鄄塔格糖按照底物的不同可分为 3 大类,分别以己糖、乳糖和多糖为底物。2郾 1摇 以己糖为原料市场上可获得的稀有糖非常有限且价格昂贵,这严重限制它们的开发和应用。为了克服这种状况,有必要寻找能够大规模生产稀有糖的方法。Izumori 提出 Izumoring 策略为稀有糖的生产提供了解决方法26。以己糖为原料生产 D鄄塔格糖主要涉及了 3 种酶,即异构酶、差向异构酶和脱氢酶。异构酶主要用于催化 D鄄半乳糖,差向异构酶用于催化 D鄄果糖和 D鄄山 梨 糖,脱 氢 酶 用 于 催 化 半 乳 糖 醇(图 4)。2郾 1郾 1摇 以半乳糖醇为原料以半乳糖醇为原料生产 D鄄塔格糖是研究最早的一种生物合成方法,主要是利用山梨醇脱氢酶脱氢氧化半乳糖醇生成 D鄄塔格糖。早期对 D鄄塔格糖生产的研究主要采用微生物 Arthrobacter globiformis和 Mycobacterium smegmatis 将半乳糖醇氧化为 D鄄塔格糖27。目前的研究主要利用氧化葡萄糖酸杆菌表达膜结合的山梨醇脱氢酶将半乳糖醇氧化成D鄄塔格糖和 L鄄木糖鄄3鄄己酮糖28。由于半乳糖醇价格比较昂贵,生产成本高,导致 D鄄塔格糖的商业价格较高,限制了 D鄄塔格糖的应用。2郾 1郾 2摇 以 D鄄半乳糖为原料由于 D鄄半乳糖比半乳糖醇价格相对便宜,商业应用潜力较高。以 D鄄半乳糖为原料,酶催化合成D鄄塔格糖逐渐成为主流合成方法29。该方法用到的核心酶是 L鄄阿拉伯糖异构酶(L鄄arabinose isomer鄄22食品科学技术学报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇摇 2023 年 11 月图 4摇 以己糖为底物合成 D鄄塔格糖Fig.4摇 Synthesis of D鄄tagatose with hexoses as substrates摇ase,AI),由于 D鄄半乳糖和 L鄄阿拉伯糖结构具有一定的相似性,因此 AI 能够催化 D鄄半乳糖转化为 D鄄塔格糖30。为了提高 D鄄半乳糖转化为 D鄄塔格糖的图 5摇 以 D鄄果糖为底物多酶催化合成 D鄄塔格糖Fig.5摇 Synthesis of D鄄tagatose by multienzyme catalysis with D鄄fructose as substrate产率,对该酶类进行了诸多研究。比如对多种来源的 AI 进行分子改造以提高酶活、催化效率、pH 值和温度稳定性等,或通过酶固定化技术提高 D鄄半乳糖转化为 D鄄塔格糖的效率24,31。目前,这些研究已经逐渐达到饱和,现主要集中在寻找可以提升 D鄄塔格糖产量的催化方法,如采用固定在海藻酸盐载体上的 AI 小球的填充床反应器生产 D鄄塔格糖,使反应的平衡转化率达到了 50%,并且可以多次循环使用32。2郾 1郾 3摇 以 D鄄果糖为原料近年来,生物法合成 D鄄塔格糖普遍采用以 D鄄半乳糖为底物,通过 AI 进行催化合成。然而 D鄄半乳糖与葡萄糖、果糖、淀粉等碳水化合物相比,生产成本还是较为昂贵,不利于 D鄄塔格糖大规模的工业化生产和推广应用,因此寻找能够利用廉价易得的生物质资源实现 D鄄塔格糖高效合成的方法具有重要的研究意义。D鄄果糖是一种价格低廉且来源稳定的单糖,是生产 D鄄塔格糖的理想底物,但截至目前,还没有在自然界发现天然存在的能催化 D鄄果糖转化为 D鄄塔格糖的相关酶类。2012 年,Rodionova 等33发现了一个新的酶家族(命名为“UxaE冶),能够催化D鄄塔格糖醛酸转化为 D鄄果糖醛酸;Shin 等34认为该酶可能对 D鄄果糖具有 4鄄异构化活性,因为其底物和果糖有着相似的结构,进而通过合理的设计和定向进化,提高了该酶对 D鄄果糖的 C4鄄差向异构化活性,并将该突变酶命名为 D鄄塔格糖 4鄄差向异构酶。将开发的 D鄄塔格糖 4鄄差向异构酶应用于 D鄄塔格糖的合成,在最优反应条件下,700 g/L D鄄果糖在 2 h内转化生成了 213 g/L 的 D鄄塔格糖,转化率为30%。除了利用 D鄄塔格糖 4鄄差向异构酶催化果糖生产 D鄄塔格糖外,还有 2 种以 D鄄果糖为底物生产 D鄄塔格糖的多酶催化途径(图 5):1)D鄄果糖在己糖激32第 41 卷 第 6 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 李子杰等:D鄄塔格糖的生理活性及生物合成研究进展酶的作用下生成 D鄄果糖鄄6鄄磷酸,D鄄果糖鄄1,6鄄二磷酸醛缩酶催化 D鄄果糖鄄6鄄磷酸生成 D鄄塔格糖鄄6鄄磷酸,最后 D鄄塔格糖鄄6鄄磷酸在磷酸酶的作用下生成D鄄塔格糖35。由于这种方法需要激酶参与,反应过程中需要加入 ATP,不利于实际的生产应用,因此该方法研究比较少36;2)Yoshihara 等37成功用米根霉 Rhizopus oryzae MYA鄄2483 催化 D鄄阿洛酮糖生成了D鄄塔格糖,并发现大多数的 Mucoraceae 真菌都具有这种转化能力,因此可以用 D鄄塔格糖鄄3鄄差向异构酶将 D鄄果糖异构化为 D鄄阿洛酮糖38,然后再将D鄄阿洛酮糖转化为 D鄄塔格糖。利用 D鄄果糖大规模生产D鄄阿洛酮糖是可行的,因此这种方法有可能应用于商业化生产,但相关的研究并不多。2郾 2摇 以乳糖为原料以乳糖为原料生产 D鄄塔格糖,通过 茁鄄半乳糖苷摇 摇 摇酶和阿拉伯糖异构酶双酶催化完成,这也是近年来的研究热点。乳清通常是乳制品生产过程中所产生的富含乳糖的副产品,在过去常被当作废弃物。随着科学技术的进步,现已成为有价值的食品原料,可用于 D鄄塔格糖的生产。以乳糖为底物,在过量表达茁鄄半乳糖苷酶和阿拉伯糖异构酶的全细胞催化下,可以 得 到 不 同 产 物 浓 度 的 D鄄塔 格 糖(12郾 7 96郾 8 g/L),从 乳 糖 到 D鄄塔 格 糖 的 产 率 范 围 在19郾 4%36郾 7%(表 139-47)。因此这种方法对碳源的利用率并不高,并且残留物会对 D鄄塔格糖的分离纯化造成困难。为了解决这个问题,可以乳糖为原料同时生产多个产品,比如以乳清粉为原料,同时生产 D鄄塔格糖和生物乙醇,产率分别达到 23郾 5%和26郾 9%48,这样不但能够提高对碳源的利用率,还能生产出有价值的副产品。由于乳清粉中含有其他摇 摇 摇表 1摇 以乳糖和多糖为底物生产 D鄄塔格糖Tab.1摇 Production of D鄄tagatose with lactose and polysaccharide as substrates原料及质量浓度表达菌株表达载体表达酶反应条件产物质量浓度及产率文献乳糖100 g/LE.coliBL21(DE3)pET鄄28a茁鄄半乳糖苷酶阿拉伯糖异构酶50 益、pH=8郾 0、c(Mn2+)=5 mmol/L、c(硼酸)=0郾 5 mol/L、w(SDS)=0郾 1%24郾 0 g/L24郾 0%39乳糖120 g/LE.coliBL21(DE3)pANY1茁鄄半乳糖苷酶阿拉伯糖异构酶45 益、pH 值 6郾 5、两种细胞质量比为 137郾 8 g/L31郾 5%40乳糖150 g/LE.coliBL21(DE3)pETDuet鄄1茁鄄半乳糖苷酶(内源)阿拉伯糖异构酶50 益、pH 值 6郾 0 6郾 5、c(Mn2+)=1 mmol/L、c(硼酸盐)颐 c(乳糖)=2郾 454郾 6 g/L36郾 4%41乳糖100 g/LE.coliBL21(DE3)pET鄄28a茁鄄半乳糖苷酶阿拉伯糖异构酶50 益、pH=7郾 0、c(Mn2+)=5 mmol/L21郾 0 g/L21郾 0%42乳糖500 g/LB.subtilis 168pMA5茁鄄半乳糖苷酶阿拉伯糖异构酶40 益、pH=8郾 0、c(Mn2+)=3 mmol/L、w(TritonX鄄100)=0郾 1%96郾 8 g/L19郾 4%43乳糖175 g/LLactiplantibacilluslantarumplacLM茁鄄半乳糖苷酶阿拉伯糖异构酶65 益、pH=7郾 557郾 8 g/L33郾 0%44乳糖140 g/LE.coliBL21(DE3)pANY1茁鄄半乳糖苷酶阿拉伯糖异构酶50 益、pH=6郾 5、c(Mn2+)=5 mmol/L51郾 5 g/L36郾 7%45乳糖101 g/LE.coliBL21(DE3)pET鄄28a茁鄄半乳糖苷酶阿拉伯糖异构酶70 益、pH=7郾 0、c(硼酸盐)颐 c(乳糖)=0郾 620郾 4 g/L20郾 2%46乳糖50 g/LE.coliBL21(DE3)pETDuet鄄1茁鄄半乳糖苷酶阿拉伯糖异构酶34 益、pH=6郾 5、c(Mn2+)=1 mmol/L、c(Fe2+)=10 mmol/L、c(硼酸盐)=235 mmol/L12郾 7 g/L25郾 4%47麦芽糊精10 g/LE.coliBL21(DE3)pETDuet鄄1pRSFDuet鄄1磷酸化酶、变位酶、异构酶、差向异构酶、磷酸酶60 益、pH=7郾 5、c(Mg2+)=5 mmol/L3郾 38 g/L33郾 8%49麦芽糊精150 g/L半人工细胞工厂pHT7磷酸化酶、变位酶、异构酶、差向异构酶、磷酸酶45 益、pH=7郾 0、c(Mg2+)=5 mmol/L72郾 2 g/L48郾 1%5042食品科学技术学报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇摇 2023 年 11 月不明确的成分,可能会影响阿拉伯糖异构酶的活性,导致其产率与乳糖相比下降了 7郾 8%。2郾 3摇 以多糖为原料生产 D鄄塔格糖的多糖主要有麦芽糊精和淀粉 2种,是利用磷酸化酶、磷酸葡萄糖变位酶、磷酸葡萄糖异构酶、C4 差向异构酶、磷酸酶转化为 D鄄塔格糖49-50。淀粉或麦芽糊精为底物多酶催化合成 D鄄塔格糖的路径见图6。相较于以果糖为底物的多酶催化途径,用于催化麦芽糊精和淀粉生成葡萄糖鄄1鄄磷酸的磷酸化酶不需要 ATP 的参与,降低了 D鄄塔格糖的生产成本以及生产过程中的不稳定性。为了避免纯化多种合成酶类,Dai 等49在大肠杆菌中构建 D鄄塔格糖合成代谢途径,实现了从10 g/L 麦芽糊精生成了 3郾38 g/L的 D鄄塔格糖。Han 等50构建半人工细胞工厂实现了从150 g/L 麦芽糊精生成了72郾2 g/L 的 D鄄塔格糖,产率高达48郾1%,具有良好的应用价值。图 6摇 以淀粉或麦芽糊精为底物多酶催化合成 D鄄塔格糖Fig.6摇 Synthesis of D鄄tagatose by multienzyme catalysis with starch or maltodextrin as substrate摇3摇 总结与展望D鄄塔格糖作为一种理想的功能性甜味剂,具有广阔的应用前景。在减糖、代糖市场需求持续火热的背景下,D鄄塔格糖对于满足人民“减糖不减甜冶的诉求,提高人民的生活质量和健康水平具有重要意义。本文对近年来关于 D鄄塔格糖的生理功能和生物法合成的研究进行了综述。为了降低 D鄄塔格糖的生产成本,使其能走向千家万户,建议重点开展如下研究:1)以 D鄄半乳糖为原料生产 D鄄塔格糖的研究与商业化生产比较成熟,但成本较高的 D鄄半乳糖限制了 D鄄塔格糖的推广应用,可集中研究以果糖、乳糖、麦芽糊精和淀粉等廉价底物生产 D鄄塔格糖,以扩大 D鄄塔格糖的市场规模;2)通过基于蛋白结构的分子模拟,对关键酶进行(半)理性改造,提升关键酶的催化效率和稳定性,提升其工业应用潜能;3)构建食品级的底盘细胞,并对底盘细胞进行系统性的改造,开发耐受高底物浓度、具有高转化率、高生产强度 D鄄塔格糖的合成方法以及高效的 D鄄塔格糖纯化工艺;4)深入研究和不断拓展 D鄄塔格糖的功能,使其能充分体现出自己的优势,在食品、医药、农业、化妆品等领域中得到更加充分的应用。开展上述研究有助于 D鄄塔格糖的产业化,希望本文可以为D鄄塔格糖的推广应用提供有效的信息。参考文献:1摇 LUSTIG R H,SCHMIDT L A,BRINDIS C D.The toxictruth about sugarJ.Nature,2012,482(7383):27-29.2摇 胡扬帆,王雨露,费康清,等.枯草芽孢杆菌全细胞转化高效合成 D鄄阿洛酮糖J.食品科学技术学报,2023,41(5):76-84.HU Y F,WANG Y L,FEI K Q,et al.Efficient synthesisof D鄄allulose by Bacillus subtilis whole cell transformationJ.Journal of Food Science and Technology,2023,41(5):76-84.3摇 HAN Y,PARK H,CHOI B R,et al.Alteration of mi鄄crobiome profile by D鄄allulose in amelioration of high鄄fat鄄diet鄄induced obesity in mice J.Nutrients,2020,12(2):352.4摇 IWASAKI Y,SENDO M,DEZAKI K,et al.GLP鄄1 re鄄lease and vagal afferent activation mediate the beneficialmetabolic and chronotherapeutic effects of D鄄alluloseJ.Nature Communications,2018,9:113.5摇 陈洲,秦岭,李芬,等.全细胞催化甘油生物合成L鄄果糖体系的构建J.食品科学技术学报,2020,38(3):60-68.CHEN Z,QIN L,LI F,et al.System construction forL鄄fructose production from glycerol by whole鄄cell biocatalysisJ.Journal of Food Science and Technology,2020,38(3):60-68.6摇 赵婧邑,郭燕,冯婷婷,等.多酶级联系统制备蒜糖醇的细胞工厂构建及工艺优化J.食品科学技术学报,2022,40(3):88-97.ZHAO J Y,GUO Y,FENG T T,et al.Construction andprocess optimization of cell factory for allitol synthesiswith multienzymatic cascade systemJ.Journal of FoodScience and Technology,2022,40(3):88-97.52第 41 卷 第 6 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 李子杰等:D鄄塔格糖的生理活性及生物合成研究进展7摇 LIU J J,ZHANG G C,KWAK S,et al.Overcoming thethermodynamic equilibrium of an isomerization reactionthrough oxidoreductivereactionsforbiotransformationJ.Nature Communications,2019,10:1356.8摇 DU M G,ZHAO D Y,CHENG S S,et al.Towards effi鄄cient enzymatic conversion of D鄄galactose to D鄄tagatose:purification and characterization of L鄄arabinose isomerasefrom Lactobacillus brevisJ.Bioprocess and BiosystemsEngineering,2019,42(1):107-116.9摇 MART魱NEZ P,CARRASCOSA J M,NU譙EZ DE C I.Ketose induced respiratory inhibition in isolated hepato鄄cytes J.RevistaEspanolaDeFisiologia,1987,43(2):163-171.10摇 L覷RKE H N,JENSEN B B,H覫JSGAARD S.In vitrofermentation pattern of D鄄tagatose is affected by adapta鄄tion of the microbiota from the gastrointestinal tract ofpigsJ.The Journal of Nutrition,2000,130(7):1772-1779.11摇 LU Y,LEVIN G V,DONNER T W.Tagatose,a newantidiabetic and obesity control drug J.Diabetes,Obesity&Metabolism,2008,10(2):109-134.12摇 DONNER T W,WILBER J F,OSTROWSKI D.D鄄tagatose,a novel hexose:acute effects on carbohydratetolerance in subjects with and without type 2 diabetesJ.Diabetes,Obesity and Metabolism,1999,1(5):285-291.13摇 ENSOR M,WILLIAMS J,SMITH R,et al.Effects ofthree low鄄doses of D鄄tagatose on glycemic control oversix months in subjects with mild type 2 diabetes melli鄄tus under control with diet and exerciseJ.Journal ofEndocrinology,Diabetes&Obesity,2014,2(4):1057.14摇 AGIUS L.The physiological role of glucokinase bindingand translocation in hepatocytesJ.Advances in En鄄zyme Regulation,1998,38(1):303-331.15摇 SEOANE J,G魷MEZ鄄FOIX A M,O蒺DOHERTY R M,et al.Glucose 6鄄phosphate produced by glucokinase,but not hexokinase I,promotes the activation of hepaticglycogen synthaseJ.Journal of Biological Chemistry,1996,271(39):23756-23760.16摇 DONNER T W.The metabolic effects of dietary supple鄄mentation with D鄄tagatose in patients with type 2 diabe鄄tes J.Diabetes,2006,55:110.17摇 BUEMANN B,TOUBRO S,RABEN A,et al.Theacute effect of D鄄tagatose on food intake in humansubjectsJ.BritishJournalofNutrition,2000,84(2):227-231.18摇 GIBSON G R,ROBERFROID M B.Dietary modulationof the human colonic microbiota:introducing the conceptof prebiotics J.The Journal of Nutrition,1995,125(6):1401-1412.19摇 LEITE A K F,SANTOS B N,FONTELES T V,et al.Cashew apple juice containing gluco鄄oligosaccharides,dextran,andtagatosepromotesprobioticmicrobialgrowthJ.Food Bioscience,2021,42:101080.20摇 MAYUMI S,KUBONIWA M,SAKANAKA A,et al.Potential of prebiotic D鄄tagatose for prevention of oraldiseaseJ.Frontiers in Cellular and Infection Microbio鄄logy,2021,11:767944.21摇 PATERNA J C,BOESS F,ST魧UBLI A,et al.Antioxi鄄dant and cytoprotective properties of D鄄tagatose in cul鄄tured murine hepatocytesJ.Toxicology and AppliedPharmacology,1998,148(1):117-125.22摇 ROY S,CHIKKERUR J,ROY S C,et al.Tagatose asa potential nutraceutical:production,properties,biolo鄄gical roles,and applicationsJ.Journal of Food Sci鄄ence,2018,83(11):2699-2709.23摇 BILAL M,IQBAL H M N,HU H B,et al.Metabolicengineering pathways for rare sugars biosynthesis,physio鄄logical functionalities,and applications:a reviewJ.Critical Reviews in Food Science and Nutrition,2018,58(16):2768-2778.24摇 JAYAMUTHUNAGAI J,GAUTAM P,SRISOWMEYA G,et al.Biocatalytic production of D鄄tagatose:a potentialrare sugar with versatile applicationsJ.Critical Re鄄views in Food Science and Nutrition,2017,57(16):3430-3437.25摇 OH D K.Tagatose:properties,applications,and bio鄄technological processesJ.Applied Microbiology andBiotechnology,2007,76(1):1-8.26摇 IZUMORI K.Izumoring:a strategy for bioproduction ofall hexoses J.JournalofBiotechnology,2006,124(4):717-722.27摇 MANZONI M,ROLLINI M,BERGOMI S.Biotransfor鄄mation of D鄄galactitol to tagatose by acetic acid bacteriaJ.Process Biochemistry,2001,36(10):971-977.28摇 XU Y R,JI L Y,XU S,et al.Membrane鄄bound sorbi鄄tol dehydrogenase is responsible for the unique oxidationof D鄄galactitol to L鄄xylo鄄3鄄hexulose and D鄄tagatose inGluconobacter oxydans J.Biochimica et BiophysicaActa(BBA)鄄General Subjects,2023,1867(2):130289.29摇 ZHANG Y,FAN Y L,HU H J,et al.D鄄Tagatose pro鄄duction by Lactococcus lactis NZ9000 cells harboring62食品科学技术学报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇摇 2023 年 11 月Lactobacillus plantarum L鄄arabinose isomeraseJ.IndianJournal of Pharmaceutical Education and Research,2017,51(2):288-294.30摇 门燕,朱玥明,管于平,等.生物转化生产 D鄄塔格糖的食品级菌种选育及 L鄄阿拉伯糖异构酶的克隆表达J.生物工程学报,2012,28(5):592-601.MEN Y,ZHU Y M,GUAN Y P,et al.Screening offood鄄grademicroorganismsforbiotransformationofD鄄tagatose and cloning and expression of L鄄arabinoseisomeraseJ.Chinese Journal of Biotechnology,2012,28(5):592-601.31摇 RAVIKUMAR Y,PONPANDIAN L N,ZHANG G Y,et al.Harnessing L鄄arabinose isomerase for biologicalproduction of D鄄tagatose:recent advanc