近日，Bioresource Technology在线发表了糖化学与生物技术教育部重点实验室刘龙教授课题组的综述论文“Design and construction of novel biocatalyst for bioprocessing: Recent advances and future outlook” (Xu et al., Bioresource Technology, 2021, 332: 125071)。江南大学2018级博士生徐雅梦为论文第一作者，刘龙教授为通讯作者，论文作者还包括李江华教授和堵国成教授。

生物加工是利用活细胞或其成分(如细菌、真菌、酶)通过生物催化反应获得附加值产品的过程。与传统的化学合成相比，生物加工具有反应条件温和、环境友好、成本低等优势，能够提高食品、饲料和非食品行业的资源效率，是应对气候变化、化石替代和粮食短缺等全球挑战的重要解决方案之一。在如今的工业环境中，由全细胞和酶催化的生物加工过程正逐渐获得超越传统化学合成过程的动力。然而，生物催化剂的不稳定性、催化性能差、底物特异性差等缺点限制了天然生物催化剂的转化效率。

基于以上问题，该综述介绍了开发新型生物催化的策略、应用及其面临的挑战，详尽讨论了为提高生物催化剂催化活性而开发出的蛋白质工程策略和代谢工程策略，并阐述了蛋白质工程和代谢工程相结合的策略在获得新型、高效生物催化剂中的必要性。综述最后还指出，将强大的人工智能技术与发达的生物过程策略相结合是未来开发新型生物催化剂的发展趋势，而如何高效的将这些先进的计算机技术与生物工程策略相融合以增加设计和构建未来生物催化剂的可能性，并开发具有高性能的微生物宿主是生物催化剂面临的挑战。该综述为开发新型生物催化剂介导的高效、可持续、经济的生物过程提供了理论指导。

研究工作得到了国家自然科学基金(31930085, 31870069, 31871784)、国家重点研发项目(2018YFA0900300, 2020 YFA0908300)、山东省重点R&D项目(重大科技创新项目)(2019JZZY 011002)、中央高校基本科研业务费专项资金资助(JUSRP52019A)等项目的资助。

图1提高酶催化活性的策略

图2分析和调节代谢网络的方法