刘丹, 王建宇, 江正强

合成生物学 2025, 6 (5): 1126-1144. DOI:10.12211/2096-8280.2025-083

摘要（541）

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母乳寡糖（human milk oligosaccharide，HMO）是母乳中重要的功能和营养成分。其中，中性核心母乳寡糖（neutral core human milk oligosaccharide，ncHMO）主要包括乳糖-N-三糖（LNT Ⅱ）、乳糖-N-新四糖（LNnT）和乳糖-N-四糖（LNT），在婴幼儿健康发育过程中发挥着不可替代的生理作用。近年来，中性核心母乳寡糖的生物合成技术快速发展，其工业化生产从可能走向现实。本文综述了中性核心母乳寡糖的酶法和微生物细胞法合成研究现状，介绍了糖基转移酶和糖苷酶在酶法合成中性核心母乳寡糖的应用，讨论了糖基转移酶的催化特性、底盘细胞的种类及改造等关键因素对微生物细胞法合成中性核心母乳寡糖产量的影响，进一步对比了两种方法生物合成中性核心母乳寡糖的优缺点。目前，中性核心母乳寡糖的生物合成存在酶催化效率低、底盘细胞选择与适配性差、副产物多及内毒素污染等问题，需通过理性设计酶元件、优化安全底盘、动态调控代谢网络及强化发酵纯化工艺等策略协同攻关，有望实现母乳寡糖的低成本、高效绿色生产，为开发更具营养价值的婴幼儿健康食品提供核心支撑。

菌株

改造情况

底物

发酵条件

发酵罐产量/（g/L）

参考文献

大肠杆菌（E. coli）BL21(DE3)

ΔwecBΔnagBΔlacZ pCD-pfgalT-galE（源自Pseudogulbenkiania ferrooxidans）

乳糖、甘油

pH 6.8、28 ℃、0.2 mmol/L IPTG、甘油优化培养基

25.49（3 L）^①

[100]

大肠杆菌（E. coli）BL21(DE3)

ΔlacZΔugd pCD-lgtA-wbgO pET-ETK（源自E. coli O55:H7）

乳糖、甘油

pH 6.8、25 ℃、0.4 mmol/L IPTG、甘油优化培养基

31.56（3 L）

[101]

大肠杆菌（E. coli） BL21(DE3)

ΔwecBΔnagBΔlacZΔrecA::P _tac -galE、pET-lgtA、pAC-PfgalT、pCD-udk-pyrF

乳糖、甘油

pH 6.8、25 ℃、0.2 mmol/L IPTG、甘油优化培养基

57.5（5 L）

[90]

大肠杆菌（E. coli）BL21(DE3)

菌株A：ΔlacZΔwecBΔnagBΔugd ΔrecA::P _tac -galE 四拷贝：ΔIS186-1::P_tac-lgtA pET-wbgO 菌株B：pET-BbhI

乳糖、甘油

pH 6.8、25 ℃、0.2 mmol/L IPTG、甘油优化培养基

30.13（5 L）

[102]

大肠杆菌（E. coli）BL21 star (DE3)

ΔlacZΔwcaJ ΔintQ::lgtA-galE ΔcaiB::wbdO

乳糖、甘油

pH 6.8、29.5 ℃、0.02 mmol/L IPTG、甘油优化培养基

109.8（5 L）

[103]

大肠杆菌（E. coli）MG1655

ΔlacZΔwcaJΔugd ΔP _lacY ::P _J23119 P _galE ::P _tac

ΔarsB::lgtA ΔnagB::lgtA ΔpoxB::lgtA ΔldhA::wbgO ΔwecB::wbgO ΔmanY::wbgO ΔmanZ::wbgO ΔxylB::wbgO ΔhlyE::mdfA

乳糖、甘油

pH 6.8、25 ℃、—^②、甘油优化培养基

42.38（5 L）

[91]

迄今，微生物细胞法合成LNT均在大肠杆菌中开展，尚未见利用其他微生物底盘合成LNT的报道。只有沙门氏菌（Salmonella enterica）［84］、嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Pseudogulbenkiania ferrooxidans）［100］、大肠杆菌O55：H7［101］来源的β-1,3-GalT用于大肠杆菌合成LNT（表7）。