淺談β-葡萄糖苷酶及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用

1、    淺談-葡萄糖苷酶及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用    劉洋 趙維萍 蔡華 黃貝貝 朱儀【摘要】-葡萄糖苷酶廣泛存在于動(dòng)物、植物、微生物中，可以水解非還原性末端的-d-葡萄糖苷鍵，從而釋放出-d-葡萄糖的配基，也可以水解對(duì)硝基苯-d-半乳糖以及-d-木糖苷。本文從-葡萄糖苷酶的簡(jiǎn)介、主要酶學(xué)性質(zhì)、及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用等方面進(jìn)行綜述，探討-葡萄糖苷酶的研究進(jìn)展?！娟P(guān)鍵詞】-葡萄糖苷酶；食品工業(yè)-葡萄糖苷酶（-glucosidase，ec 3.2.1.21）屬于水解酶類(lèi)，通常又被稱(chēng)為纖維二糖酶（cellobiase），龍膽二糖酶（gentobiase）和苦杏

2、仁苷酶（amygdalase）等?？梢运夥沁€原性末端的-d-葡萄糖苷鍵，從而釋放出-d-葡萄糖的配基，也可以水解對(duì)硝基苯-d-半乳糖以及-d-木糖苷。目前已經(jīng)有很多-葡萄糖苷酶在工業(yè)生產(chǎn)中得到了應(yīng)用，尤其在食品工業(yè)中的應(yīng)用最為廣泛。一、-葡萄糖苷酶簡(jiǎn)介（一）-葡萄糖苷酶的來(lái)源-葡萄糖苷酶分布較為廣泛，特別在植物的種子和微生物中尤為普遍，該酶首次是在苦杏仁汁中被liebig與wohler發(fā)現(xiàn)（1837年）。此后，科研人員相繼從動(dòng)物、植物和微生物中發(fā)現(xiàn)了大量的-葡萄糖苷酶，并進(jìn)行了生理生化方面的研究。（二）-葡萄糖苷酶的分類(lèi)根據(jù)酶對(duì)底物水解的專(zhuān)一性，-葡萄糖苷酶可分為芳香基-葡萄糖苷酶、烴基-葡

3、萄糖苷酶、多底物特異性-葡萄糖苷酶三類(lèi)。根據(jù)酶的結(jié)構(gòu)相似性和催化結(jié)構(gòu)域的氨基酸序列相似性進(jìn)行分類(lèi)，-葡萄糖苷酶可以歸類(lèi)于糖苷水解酶的gh1、gh2、gh3、gh5、gh9、gh30、gh39和gh116家族中（統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)截止2018年6月），其中g(shù)h1和gh3家族中的-葡萄糖苷酶最多，研究的也最為透徹。二、-葡萄糖苷酶的酶學(xué)性質(zhì)（一）-葡萄糖苷酶的底物特異性多數(shù)-葡萄糖苷酶可以同時(shí)水解多種糖苷鍵，如c-o，c-n，c-s及c-f鍵等。在眾多的底物中，-葡萄糖苷酶往往對(duì)纖維二糖或?qū)ο趸?d-葡萄糖苷（pnpg）的水解能力最好。（二）-葡萄糖苷酶的最適ph和ph穩(wěn)定性-葡萄糖苷酶通常表現(xiàn)出廣泛的p

4、h適應(yīng)性和穩(wěn)定性，大多數(shù)-葡萄糖苷酶最適ph都偏酸性。只有少數(shù)-葡萄糖苷酶的最適 ph位于中性或偏堿性，如唐婧從klebsiella sp.中分離出的-葡萄糖苷酶，最適反應(yīng)ph為10，該酶在ph為11.0的環(huán)境中還可以呈現(xiàn)80%的剩余酶活。（三）-葡萄糖苷酶的最適溫度及溫度穩(wěn)定性-葡萄糖苷酶的最適反應(yīng)溫度范圍可分布在30110區(qū)間內(nèi)，在這些不同來(lái)源的-葡萄糖苷酶中，古細(xì)菌來(lái)源的-葡萄糖苷酶無(wú)論是在最適反應(yīng)溫度，還是在熱穩(wěn)定性方面，都要普遍高于其他微生物。如pyrococcus furiosus來(lái)源的的-葡萄糖苷酶，最適反應(yīng)溫度可達(dá)102105°c，且100°c下的半衰期可達(dá)

5、85 h。三、-葡萄糖苷酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用（一）釀酒和飲料行業(yè)在釀酒及飲料行業(yè)中，產(chǎn)品的質(zhì)量和口感是人們最為關(guān)注的地方，由于許多釀酒及飲料生產(chǎn)的食品原料中都有結(jié)合態(tài)糖苷鍵形式的香味前體，這些香味前體可以被-葡萄糖苷酶水解，生成各種具有芳香氣味的苷元釋放出來(lái)，從而提高產(chǎn)品的風(fēng)味和口感，為企業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)效益。早在1970年開(kāi)始，利用黑曲霉發(fā)酵制備的-葡萄糖苷酶就成為一種商品，主要用于釀酒和果汁等工業(yè)領(lǐng)域。（二）大豆異黃酮水解異黃酮廣泛存在于豆科植物中，大豆中天然存在的異黃酮一共有12種，通常情況下都是以糖苷結(jié)合的形式存在，這種天然存在的糖苷，必須經(jīng)過(guò)葡萄糖苷酶水解成大豆異黃酮苷元后才能被

6、人體吸收和利用。目前-葡萄糖苷酶和-半乳糖苷酶是水解大豆異黃酮領(lǐng)域中常用到的兩種酶，由于大豆異黃酮中多數(shù)糖苷的連接鍵是-糖苷鍵，所以研究和使用最多的還是-葡萄糖苷酶。（三）食品添加劑食用色素作為一種重要的食品添加劑，可以增加人們對(duì)食品的吸引力，食用色素根據(jù)來(lái)源可分為合成和天然的兩種。由于價(jià)格便宜的合成色素的安全性逐漸受到了人們的質(zhì)疑，使得天然色素產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，其中梔子藍(lán)色素便是一種被廣泛使用的天然色素，可添加在各種食品的生產(chǎn)加工過(guò)程中，增加食品的感官。目前通過(guò)發(fā)酵法可以生產(chǎn)梔子藍(lán)色素，將原料梔子果實(shí)直接粉碎后與氨基酸以及發(fā)酵菌種混在一起發(fā)酵培養(yǎng)，利用發(fā)酵菌種產(chǎn)生的-葡萄糖苷酶水解底物梔子

7、苷從而產(chǎn)生藍(lán)色素。（四）茶葉增香茶葉中含有幾百種芳香物，且很多香氣物質(zhì)是由糖苷類(lèi)前體物質(zhì)存在，需要經(jīng)過(guò)內(nèi)源水解酶水解成游離態(tài)而呈現(xiàn)出芳香性，所以芳香物質(zhì)的轉(zhuǎn)化對(duì)茶葉的質(zhì)量和特色有著決定性的作用，-葡萄糖苷酶是茶葉中重要的水解酶類(lèi)之一，可以直接或間接地控制或影響著茶葉香氣的形成。（五）食品安全木薯作為一種理想的經(jīng)濟(jì)作物，其用途十分廣泛，可以用來(lái)生產(chǎn)木薯淀粉、燃料乙醇、木薯酒等，其中的副產(chǎn)物木薯渣、木薯酒精糟還可以用于動(dòng)物飼料的生產(chǎn)。但是由于木薯原料中含有有毒物質(zhì)生氰糖苷，限制了其在食品工業(yè)上的應(yīng)用。而-葡萄糖苷酶恰恰可以水解木薯中的有毒物質(zhì)，大大提高了木薯相關(guān)食品的安全性等。四、展望隨著基因組學(xué)

8、技術(shù)的應(yīng)用和全基因組序列測(cè)序技術(shù)的日趨成熟，更多微生物的全基因組序列被測(cè)出并被共享，科研工作者可以結(jié)合序列篩查和定位分析等技術(shù)，獲得越來(lái)越多新型的-葡萄糖苷酶。目前國(guó)內(nèi)對(duì)-葡萄糖苷酶相關(guān)領(lǐng)域的研究還多數(shù)集中在產(chǎn)-葡萄糖苷酶菌株的篩選、酶的純化、基因克隆、異源表達(dá)、酶學(xué)性質(zhì)和酶的固定化等方面。今后可以在的如何更好地提高-葡萄糖苷酶在工業(yè)應(yīng)用中的效率和酶的催化機(jī)理等方面展開(kāi)進(jìn)一步的研究。參考文獻(xiàn)1cairns j r k， esen a. -glucosidases j. cellular andmolecular life sciences， 2010，67（20）：33893405.2vill

9、ena ma， iranzo jfu， perez aib. -glucosidase activity in wine yeasts： application in enologyj. enzyme microb tech，2007，40（03）：4204253gunata z. flavor enhancement in fruit juices and derived beverages by exogenous glycosidases and consequences of the use of enzyme preparationsj.food science a n d t e c h n o l o g y- n e w y o r k - m a r c e l dekker-，2003：303330.4肖亞中，王怡平，王金木.梔