近日，山东大学微生物技术国家重点实验室方诩教授团队在Carbohydrate Polymers上发表题为“One-pot synthesis of γ-cyclodextrin of high purity from non-food cellulose via an in vitro ATP-free synthetic enzymatic biosystem”的研究论文。微生物技术国家重点实验室博士后牛康乐为第一作者，微生物技术国家重点实验室方诩教授为该研究的通讯作者，山东大学微生物技术国家重点实验室为第一完成单位和通讯作者单位。

环糊精(Cyclodextrins, CDs)是一种天然存在、无毒、可生物降解的环状低聚糖。它们具有亲水的外表面和疏水的中心腔，能够封装各种分子，修饰和增强包封客体分子的物理、化学和生物特性。CD主要有三种类型:α-、β-和γ-CD。与α-和β-CDs相比，γ-CD具有最大的中心腔，最高的水溶性和最有利的毒理学特征，在制药、食品和化工等行业有了广泛的应用。γ-CD的合成可以通过化学方法或酶催化来实现。然而，控制糖基化反应的α-葡萄糖立体选择性是具有挑战性的，化学合成的整个过程涉又及大量复杂的反应和过程。因此，开发一种基于简单且易得的起始原料、高原子经济性地合成γ-CD的方法具有重大研究意义。

方诩教授团队设计了两条新的γ-CD合成途径，以非食原料纤维素为原料，通过体外无三磷酸腺苷(ATP)的非细胞合成系统合成γ-CD。首先利用纤维素生产纤维二糖，随后通过五酶级联反应将纤维二糖转化为γ-CD。通过添加葡萄糖-1-磷酸(G-1-P)合成模块并优化不同合成模块之间的适配性，实现了纤维素向γ-CD的化学计量转化。本研究建立了以纤维素为原料制备高纯度γ-CD的生产工艺，获得γ-CD纯度大于90%。这项研究不仅提高了纤维素利用的经济性，并且拓展了下一代木质纤维素生物炼制的方向。

该研究工作得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目和青岛市博士后应用研究项目资助。山东大学生命环境研究公共技术平台为本工作提供了重要支持。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2024.122735