1.1 蔗糖异构酶

蔗糖异构酶（又称异麦芽酮糖合成酶，SIase）是催化蔗糖异构为异麦芽酮糖（6-O-α-D-吡喃葡糖基-D-果糖，isomaltulose）和海藻酮糖（1-O-α-D-吡喃葡糖基-D-果糖，trehalulose）的关键酶。SIase的主要来源是细菌，沙雷氏杆菌（Serratia plymuthid）、大黄欧文菌（Erwiniarhapontici）、肠杆菌属（Enterobactersp.）、红色精朊杆菌（Protaminobacterrubrum）、多源发散菌（Pantoea dispersa）、克雷伯氏杆菌属（Klebsiellasp.）、放射性土壤杆菌（Agrobacterium radiobacter）以及嗜中酸假单胞菌（Pseudomonas mesoacidophila）等均能产生Siase^[10]。还存在一种来源于昆虫类（Silverleaf whitefly）的SIase，其催化蔗糖生成的产物只有海藻酮糖^[6]。根据酶催化主产物的种类，分为异麦芽酮糖主产型^[1]（70%~85%）和海藻酮糖主产型^[7](85%~95%)。SIase最适反应温度大都在20～40 ℃。一般来说，反应温度越高，反应速度就越快。但高温（50 ℃以上）会加剧蔗糖的水解反应，生成葡萄糖和果糖。SIase的最适pH值在5.5～7.0之间^[11]。

1.2 异麦芽酮糖

异麦芽酮糖^[5](6-O-α-D-吡喃葡糖基-D-果糖, Isomaltulose),又被叫做帕拉金糖，是一种葡萄糖和果糖以α-1,6 糖苷键结合形成的二糖,是蔗糖的同分异构体，是还原糖^[3]。在天然蜂蜜中少量存在，具有与蔗糖类似的物理性质和口感，味感纯正。此外还具有一些其他优良特性，如甜度低，仅为蔗糖的52%；在水中的溶解度低,在酸性条件下更稳定；吸湿性低；防龋齿效果显著等^[12]。被人体食用后在血液中释放单糖的速度缓慢且不刺激胰岛素分泌，因而有益于糖尿病的防治并可防止脂肪的过多积累。由于这些独特的性能，异麦芽酮糖广受欢迎^[4]。

1.3 酶改造的研究现状

作为生物体系中最主要的功能单位之一，酶的研究和改造始终是人们对于生命体系研究改造以及利用的重心之一。很多对于细胞、微生物或者基因的改造，最终都是以酶的改变为落脚点的，其最终价值也是通过酶的表达量、功能的改变为最终结果展现的。对于酶的认知、改造，人类花费了很多年的时间，逐渐发展。当我们需要获得一个特殊功效的酶时，最早的方法是从自然界中筛选，这种方法简单明了，可是自然界有这么多酶，每一个都去尝试后再进行效果的比对是不可能的。随着生物技术的发展，人们掌握了越来越多的生物体机理，于是就展开了定向进化的研究。随着人们对生命认知的更加深入，随着生命体”全合成”的理念的提出，人们希望可以通过理性设计的方法，直接获得我们所需要的酶。这种方法结果明确，可过程却复杂艰辛。

1.3.1 酶的改造方法

酶的改造方法主要有：化学修饰法、生物酶工程法、定向改造法、理性设计法。这些方法相互交错形成了几十种改造方法。有不少实例表明，这些方法的合理组合常常能够解决由单一方法无法解决的问题。

1)化学修饰法

酶分子的化学修饰是指利用各种修饰剂具有的化学基团，与酶分子上某种氨基酸残基产生化学反应，使酶分子的结构发生改变，从而改变酶的某些特性和功能^[13]。进行化学修饰的原因:稳定性不够，不能适应大量生产的需要；作用的最适条件不符，活性不高；临床应用的特殊要求等。经过化学修饰的酶的特点：热稳定性增加；抗水解能力增强；微环境适应性增强等。酶分子修饰剂须具备的特性：能选择性地与一个氨基酸残基反应；反应在保证酶蛋白不变性的条件下进行；被标记的残基在肽中稳定，容易通过降解分离出来并鉴定。化学修饰法改造酶分子的应用：在酶学研究方面可应用于酶的活性中心、空间结构、作用机制等的研究；在医药方面可以降低或消除酶的抗原性、增强医药用酶的稳定性、改变组织分布等^[14]；在工业方面可以提高工业酶的活力、增强工业用酶的稳定性、改变酶的动力学特征。化学修饰法的局限性：扩散速度受限、生物活性降低、选择性不高、只能在具有极性的氨基酸残基侧链上进行。