L-阿拉伯糖是一种广泛存在于木质纤维原料中的戊糖,高值化利用L-阿拉伯糖对于生物炼制具有重要意义。L-核酮糖和L-核糖是自然界中不存在的稀有糖,它们可以合成一系列能够广泛用在医药等领域的L-核苷衍生物。最近酶法从L-阿拉伯糖生产L-核酮糖和L-核糖已经引起了人们的关注。L-阿拉伯糖异构酶能催化L-阿拉伯糖和L-核酮糖之间的异构化反应,D-来苏糖异构酶或者L-核糖异构酶能催化L-核酮糖和L-核糖之间的异构化反应。因此可以利用L-阿拉伯糖异构酶从L-阿拉伯糖生产L-核酮糖,也可以利用L-阿拉伯糖异构酶和D-来苏糖异构酶或者L-阿拉伯糖异构酶和L-核糖异构酶通过两步异构化反应从L-阿拉伯糖生产L-核糖。本课题克隆并表达了来自Bacillus velezensis CICC 24777的L-阿拉伯糖异构酶和D-来苏糖异构酶,探究了它们的基本酶学性质,并将它们用于高值糖的生产。来源于B.velezensis CICC 24777的L-阿拉伯糖异构酶（Bv AI）基因编码了498个氨基酸,理论分子量为56.32 KDa。酶学性质结果表明该酶的最适温度和最适p H分别是45℃和8.0,最适金属离子是Mn²⁺。重组Bv AI仅对L-阿拉伯糖具有催化活性,表明其对L-阿拉伯糖具有高度的专一性。来源于B.velezensis CICC 24777的D-来苏糖异构酶（Bv LI）基因编码了167个氨基酸,理论分子量为20.04 KDa。该酶能催化L-核糖和L-核酮糖,D-来苏糖和D-木酮糖以及D-果糖和D-甘露糖之间的异构化反应。酶学性质测定结果显示该酶的最适温度和最适p H分别是55℃和6.5,最适金属离子是Co²⁺。在最适条件下利用该酶催化500 g/L D-果糖,6 h后产生了110.75 g/L D-甘露糖,转化率为22.15%。利用含有重组Bv AI的大肠杆菌细胞催化300 g/L L-阿拉伯糖,在硼酸盐存在时（硼酸盐与底物的摩尔比值为2.5）,1.5 h后产生了208.95 g/L L-核酮糖,相应的转化率是69.65%。此外来源于Actinotalea fermentans ATCC 43279的L-核糖异构酶（Af RI）对L-核酮糖具有较高的催化效率,并且其和Bv AI酶学性质基本一致,因此将Bv AI和Af RI在大肠杆菌细胞中共表达。在最适条件下,利用过表达Bv AI和Af RI的大肠杆菌细胞催化300 g/L L-阿拉伯糖,7 h后L-核糖的转化率为24.75%;此外利用来自Bacillus licheniformis的L-阿拉伯糖异构酶和Bv LI催化500 g/L L-阿拉伯糖,在8 h后产生了105 g/L L-核糖,相应的转化率为21%。