Abstract Lactobionic acid (LBA) has numerous promising applications in food, pharmaceutical, cosmetics and chemical fields. LBA can be produced by cellobiose dehydrogenase (CDH)/laccase (Lac) bi‐enzymatic system with redox mediator, in which CDH catalyzes the oxidation of lactose into LBA, while LAC serves as a regenerative enzyme to simultaneously regenerate the redox mediator as electron acceptor for CDH. Despite this CDH/LAC system is effective in catalyzing the oxidation of lactose into LBA, easy deactivation of free enzymes throughout the biocatalysis process limited its industrial implementation. In this study, a new cellobiose dehydrogenase from Aspergillus fumigatus (AfCDH) was characterized. AfCDH and LAC were separately immobilized on the glutaraldehyde-modified magnetic chitosan spheres (MCS) with the activity yields of immobilization 61.54 % and 14.1 %, respectively. Immobilized AfCDH displayed better thermal stability and retained 60 % of initial activity after incubation at 50 °C for 4 h, in contrast, the residual activity of free AfCDH was hardly detected under the same condition. Our study demonstrated that the immobilized AfCDH/LAC system was efficient for bioproduction of LBA. 100 g/L of lactose was completely converted to LBA with a space-time yield of 7.14 g/L h This immobilized AfCDH/LAC system had good reusability and retained 70 % activity after 10 cycles of reuse.

中文翻译：

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在磁性壳聚糖球体上使用固定化纤维二糖脱氢酶/漆酶系统生产乳糖酸

摘要 乳糖酸（LBA）在食品、制药、化妆品和化工领域有着广泛的应用前景。LBA 可以由纤维二糖脱氢酶 (CDH)/漆酶 (Lac) 双酶系统和氧化还原介质产生，其中 CDH 催化乳糖氧化成 LBA，而 LAC 作为再生酶同时再生作为电子受体的氧化还原介质对于 CDH。尽管这种 CDH/LAC 系统在催化乳糖氧化成 LBA 方面是有效的，但在整个生物催化过程中游离酶的容易失活限制了其工业应用。在这项研究中，表征了一种来自烟曲霉 (AfCDH) 的新型纤维二糖脱氢酶。AfCDH和LAC分别固定在戊二醛修饰的磁性壳聚糖球（MCS）上，固定化活性产率分别为61.54%和14.1%。固定化的 AfCDH 表现出更好的热稳定性，在 50°C 孵育 4 小时后保留了 60% 的初始活性，相比之下，在相同条件下几乎检测不到游离 AfCDH 的残留活性。我们的研究表明，固定化的 AfCDH/LAC 系统对于 LBA 的生物生产是有效的。100 g/L 的乳糖完全转化为 LBA，时空产率为 7.14 g/L h。这种固定化的 AfCDH/LAC 系统具有良好的重复使用性，在重复使用 10 次循环后仍保持 70% 的活性。相比之下，在相同条件下几乎检测不到游离 AfCDH 的残留活性。我们的研究表明，固定化的 AfCDH/LAC 系统对于 LBA 的生物生产是有效的。100 g/L 的乳糖完全转化为 LBA，时空产率为 7.14 g/L h。这种固定化的 AfCDH/LAC 系统具有良好的可重复使用性，在重复使用 10 次循环后仍保持 70% 的活性。相比之下，在相同条件下几乎检测不到游离 AfCDH 的残留活性。我们的研究表明，固定化 AfCDH/LAC 系统对于 LBA 的生物生产是有效的。100 g/L 的乳糖完全转化为 LBA，时空产率为 7.14 g/L h。这种固定化的 AfCDH/LAC 系统具有良好的可重复使用性，在重复使用 10 次循环后仍保持 70% 的活性。