D-阿洛酮糖是一种稀有糖,具有多种生理活性,因此在膳食、医药等领域有广阔的应用前景。D-阿洛酮糖-3-差向异构酶（DPE）可催化D-果糖和D-阿洛酮糖之间的可逆反应,但D-阿洛酮糖产率较低。本研究利用DPE、L-鼠李树胶糖激酶（RhaB）以及多聚磷酸盐激酶（PPK）在大肠杆菌内共表达,通过全细胞转化方式合成D-阿洛酮糖,显著提高了产物得率。同时,利用Rha B的底物特异性,将其应用于更多稀有糖的合成中。本实验从大肠杆菌BL21中扩增得到rhaB基因片段,将其连到pET-28a表达载体上,导入大肠杆菌Rosetta（DE3）中过量表达。以D-阿洛酮糖为底物探究Rha B的酶学性质,并优化其反应条件。结果表明:经纯化得到分子量大小为53 kDa的Rha B蛋白,其最适反应温度和pH分别是35℃和8.0,最适金属离子是Mg²⁺。将梭状芽孢杆菌来源的DPE和Rha B酶偶联,以D-果糖为底物,合成D-阿洛酮糖,优化偶联体系的反应条件,结果如下:最适pH和温度分别为8.5和35℃,最适金属离子为Mg²⁺,DPE和RhaB酶的比例为1:2;在同一个大肠杆菌中共表达DPE和RhaB,通过全细胞转化合成D-阿洛酮糖,其最适细胞浓度为20 g?L^-1;以20 g?L^-11 D-果糖为底物时,D-阿洛酮糖的得率可达70%。本研究成功构建了DPE和Rha B的全细胞偶联体系,由于辅因子ATP价格较高,需进一步降低ATP的使用量。对此,本实验在上述偶联体系的基础上增加了ATP再生系统,引入大肠杆菌来源的PPK激酶,构建更加完善的全细胞转化体系。结果表明:全细胞反应的最适pH和温度分别为8.5和37℃,最适金属离子为Mg²⁺,在pH 6.0-10.0范围内稳定性较好;最适条件下,D-阿洛酮糖的反应转化率最高可达70%。因此,本研究建立的全细胞偶联体系显著提高了D-阿洛酮糖得率,具有实际应用意义。最后,本文对RhaB的底物特异性进行初步探究,结果发现:RhaB具有广泛的底物特异性,可以磷酸化C₃-R构型的酮糖,如D-阿洛酮糖、L-果糖、L-塔格糖、D-山梨糖等。以L-塔格糖的合成为例,本实验在大肠杆菌内过表达D-塔格糖-3-差向异构酶（DTE）,经纯化后与RhaB偶联,以L-山梨糖为底物,催化合成L-塔格糖,转化率可以达到68%。本研究为工业化生产稀有糖提供理论依据。