β-葡萄糖苷酶研究进展

可再生资源纤维素酶的研究进展【摘要】纤维素酶是一类能够水解纤维素的β-D-糖苷键生成葡萄糖的多组分酶的总称。

传统上将其分为3类：内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶。

纤维素酶属于糖苷水解酶类，本文综述了纤维素酶分子结构，降解纤维素的机制，总结了纤维素酶近年来的主要进展与研究趋势。

【关键词】纤维素酶；结构；进展纤维素类物质是自然界中最廉价、最丰富的一类可再生资源。

如果将天然纤维素降解为可利用的糖类物质，再进一步转化为乙醇、菌体蛋白、气体燃料等物质，对解决当今世界所面临的环境污染、资源紧张和能源危机等问题具有重大现实意义。

而降解纤维素效果最好的是纤维素酶。

它是一类能够将纤维素降解为葡萄糖的多组分酶系的总称，它们协同作用，将纤维素降解为寡糖和纤维二糖，最终水解为葡萄糖。

1 纤维素酶的来源纤维素酶的来源很广泛，真菌、细菌、放线菌等均有能产生纤维素酶的报道。

目前国内外最主要的是利用真菌来发酵产纤维素酶。

目前，绿色木霉和黑曲霉被公认是产纤维素酶最稳定和无毒安全的菌种，对研究纤维素酶的性质以及分离纯化等都比较方便。

2 纤维素酶的种类及降解机理习惯上将纤维素酶分成三种主要成分：(1)外切型葡聚糖酶：(C1酶, ) ; (2)内切型葡聚糖(Cx酶）；( 3)β - 葡聚糖苷酶( 纤维二糖酶)。

C1酶主要作用于不溶性纤维表面，使纤维素结晶链开裂，长链纤维素分子末端部分游离和暴露，使纤维素易于水化，经C1酶作用后的纤维素分子结晶结构被破坏，Cx酶即吸附在纤维素分子上面，从键的内部任意位置切开β - 1, 4 - 糖苷键，将纤维素分子断裂为纤维二糖和纤维三糖等。

最后这些被裂解产物由β - 葡聚糖苷酶分解为葡萄糖。

2.1 纤维素酶对纤维素分子的吸附作用纤维素酶对纤维素的降解是从吸附于纤维素分子开始的，纤维素酶的吸附不仅与酶本身性质有关，也与底物的特性有密切相关，而吸附过程是否可逆视具体酶的种类而定。

此外，纤维素酶的吸附机制并未弄清，仍需做进一步研究。

生物资源 2021,43(2 ):101〜109Biotic ResourcesDOI ： 10. 14188/j. ajsh. 2021. 02. 001植物，葡萄糖苷酶的研究进展王晨，李家儒(武汉大学生命科学学院杂交水稻国家重点实验室，湖北武汉430072)摘要：广葡萄糖苷酶是一种糖苷水解酶，广泛存在于动物、植物和微生物中。

f 葡萄糖苷酶能够水解非还原性末端糖基， 在植物细胞壁代谢、植物激素激活以及逆境防御等方面发挥着重要作用。

/?-葡萄糖苷酶依据其氨基酸序列可以分为GH 1、0只3、0145、0只7、0只9、0只12、0只35、0扣16等8个家族；但是，目前仅对(^1和0只3有较深人的研究，其他家族的功能依旧不清楚。

综述了近年来植物中&葡萄糖苷酶的结构、理化性质、底物特异性、催化机制以及糖苷水解酶家族在植物中的功能等 方面的研究进展，总结了植物中/?_葡萄糖苷酶研究中存在的问题，并指出今后的研究方向。

关键词：泽葡萄糖苷酶；基因家族；活性位点；异源表达中图分类号：Q946.5文献标志码：A文章编号：2096-3491(2021)02-0101-09Research progress of plant j?-glucosidaseWANG Chen，LI Jiaru(Sate Key Laboratory of Hybrid Rice, College of Life Sciences, Wuhan University, Wuhan 430072,Hubei,China)Abstract ： /?-glucosidase is a glycoside hydrolase, widely found in animals, plants and microorganisms, ^-glucosi-dase can hydrolyze non-reducing terminal glucosides in plants, and thus it plays an important role in plant cell wall metabo­lism, phytohormone activation and defense response. /?-glucosidase can be divided into G H 1, GH 3, GH5, GH 7, G H9, GH12, GH35, GH116 based on amino acid sequence. However, only GH1 and GH3 have been studied deeply, and the functions of other families are still unclear. The research progress on the structure, physicochemical properties, substrate specificity, catalytic mechanism and the function of /?-glucosidase in plants in recent years are reviewed in this paper. Problems in the research are summarized and the future research direction is pointed out.Key words ： /?-glucosidase ； gene family ； active site ； heterologous expression〇引言丨葡萄糖昔酶（/?-glucosidase,EC 3.2. 1.21)，也 称为葡萄糖糖苷水解酶，是一类纤维素酶，能够 从含糖化合物中催化水解末端的非还原性/?-〇-糖苷 键，释放出^-D -葡萄糖及相应的单糖、寡糖或复合 糖。

化工能源化 工 设 计 通 讯Chemical EnergyChemical Engineering Design Communications·144·第47卷第2期2021年2月β-葡萄糖苷酶也称为β-D-葡萄糖苷葡萄糖水解酶，其可以水解释放出β-D-葡萄糖及相关配基。

1837年研究人员在苦杏仁中发现了β-葡萄糖苷酶，随后研究调查得出β-葡萄糖苷酶在植物和昆虫及细菌体内广泛存在，β-葡萄糖苷酶参与了生物体内的糖代谢过程，对维持生物正常的生理功能有重要作用。

β-葡萄糖苷酶参与EMP 糖酵解的途径属于参与双歧杆菌糖代谢的有关酶系。

哺乳动物和人体内的乳糖酶/根皮苷（LPH ）水解酶也包含着芳基-β-葡萄糖苷酶，乳糖酶/根皮苷由于涉及成人型乳糖酶缺乏病得到广泛实验研究，同时β-葡萄糖苷酶可以使得水果和蔬菜及茶叶中的风味前体物质水解为有浓郁天然风味的香气物质，可以协助纤维素酶降解纤维素[1]。

1 β-葡萄糖苷酶简介β-葡萄糖苷酶分布比较广泛，普遍存在于植物的种子和微生物中，动物中也存在着大量的β-葡萄糖苷酶，根据酶对底物水解所具有的专一性特点，β-葡萄糖苷酶主要有芳香基-β-葡萄糖苷酶和烃基-β-葡萄糖苷酶及多底物特异性β-葡萄糖苷酶三种类型。

根据酶的结构和催化结构域的氨基酸序列等特点对其分类时，糖苷水解酶的GH1和GH3家族中所包含着的β-葡萄糖苷酶最多[2]。

β-葡萄糖苷酶是纤维素酶当中不可缺少的重要方面，随着时代的进步发展，像目前我国的医疗、食品乃至其他行业领域内，都有β-葡萄糖苷酶的应用身影。

最为关键的是，在我国经济等方面迅速发展的基础上，所带来了环境污染问题，鉴于严重的环境能源危机下，社会各界人士对β-葡萄糖苷酶提出了极高的关注程度。

通过实际调查发现，在对β-葡萄糖苷酶实施水解过程中，还存在的很大的困难就是纤维素彻底降解为单糖。

站在基因工程与蛋白质工程视角下进行分析，已经获取到了良好的β-葡萄糖苷酶。

β-葡聚糖酶的特性、功能及应用研究何玮璇张永亮（华南农业大学动物科学学院，广东广州610642）[中图分类号]S816.7[文献标识码]C[文章编号]1005-8613（2010）08-0019-03广东饲料第19卷第8期2010年8月β-葡聚糖是一类非淀粉性多糖（NSP ），作为谷物类植物细胞壁成分之一，在大麦、燕麦、小麦等胚乳细胞壁中含量尤为丰富。

因畜禽体内缺乏分解β-葡聚糖的酶，β-葡聚糖在消化道中吸水膨胀变得黏连等性质，使其成为限制麦类饲料营养成分有效利用的主要抗营养因子。

研究表明，饲料中添加β-葡聚糖酶可消除β-葡聚糖的抗营养作用，因此对β-葡聚糖酶特性及其应用的研究一直受到人们广泛关注，本文介绍了β-葡聚糖酶的特性与功能、研究与应用等方面，并对其应用前景和方向作了展望。

1β-葡聚糖酶的功能与特性1.1β-葡聚糖酶的种类及功能β-葡聚糖酶按来源可分为植物性β-葡聚糖酶和微生物性β-葡聚糖酶，后者又可再分为细菌性β-葡聚糖酶和真菌性β-葡聚糖酶，人和畜禽体内缺乏β-葡聚糖酶。

现在人们主要从细菌如枯草芽孢杆菌或真菌如黑曲霉、木霉等微生物中提取β-葡聚糖酶。

根据酶作用底物糖苷键的类型和机制，可将β-葡聚糖酶分为纤维素酶、昆布多糖酶、内切β-1，3-葡聚糖酶等，其名称与功能如表1所示。

其中因β-1，3-1，4-葡聚糖在和燕麦等胚乳细胞壁中含量达70%左右，习惯上人们把1，3-1，4-β-葡聚糖称为β-葡聚糖，把相应的β-1，3-1，4-葡聚糖酶称为β-葡聚糖酶。

[收稿日期]2010-7-05编码（EC ）习惯名系统名功能3.2.1.4纤维素酶1,4-（1,3；1,4）-β-D 葡聚糖-4葡聚糖水解酶内切纤维素和含有1,3、1,4糖苷键的β-D-葡聚糖的1,4糖苷键3.2.1.6昆布多糖酶1,4-（1,3；1,4）-β-D 葡聚糖-3（4）葡聚糖水解酶当葡萄糖残基的还原基团参与的糖苷键在其C(3)位被取代时,该酶水解葡萄糖残基的另一1,3或1,4-β糖苷键3.2.1.21β-葡萄糖苷酶（纤维二糖酶）β-D 葡萄糖苷葡萄糖水解酶水解β-D-糖苷的非还原性末端，释放出β-D-葡萄糖3.2.1.39内切1,3-β葡聚糖酶1,3-β-D-葡聚糖葡聚糖水解酶内切1,3-β葡聚糖中的β-1,3糖苷键3.2.1.58外切1,3-β葡聚糖酶1,3-β-D-葡聚糖葡聚糖水解酶外切1,3β葡聚糖，释放出葡萄糖3.2.1.71内切1,2-β葡聚糖酶1,2-β-D-葡聚糖葡聚糖水解酶内切1,2-β葡聚糖中的β-1,2糖苷键3.2.1.73地衣多糖酶（1,3,-1,4-β-葡聚糖酶）1,3-1,4-β-D-葡萄糖4-葡聚糖水解酶内切1,3-1,4-β-D-葡萄糖中的1,4糖苷键3.2.1.74外切1,4-β葡聚糖酶1,4-β-D-葡聚糖葡聚糖水解酶从纤维素的非还原性末端切下葡萄糖3.2.1.75内切1,6-β葡聚糖酶1,6-β-D-葡聚糖葡聚糖水解酶内切1,6-β-葡聚糖3.2.1.91外切β-1,4-葡聚糖纤维二糖水解酶β-1,4-葡聚糖纤维二糖水解酶逐个切下纤维素非还原性末端的纤维二糖残基注：参考Pitson et a1．(1993)表1β-葡聚糖水解酶的名称及功能19··1.2β-葡聚糖酶的分子结构不同种类的β-葡聚糖酶结构差异很大，如植物来源和细菌来源的β-葡聚糖酶无论是氨基酸排列还是三维空间结构上基本没有相似性。

α-葡萄糖苷酶抑制剂的研究进展及食品源抑制剂的开发前景聂莹1，陈俊帆1，苏东海2，韭泽悟3，李志姣1，*程永强1（1.中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京100083；2.北京电子科技职业学院，北京100029；3.日本国际农林水产业研究中心，日本筑波305-8686）摘要：随着世界上糖尿病患者的不断增加，除了传统的药物治疗以外，如今糖尿病及营养学专家更希望患者添加对辅助降血糖食品的应用，并建议用食疗的方法调节血糖水平，有效预防糖尿病的产生。

在众多辅助降糖保健食品中，糖类物质、多酚类、黄酮类、磷脂酸类、生物碱等作为α-葡萄糖苷酶活性抑制剂，在降血糖方面起着极其重要的作用。

关键词：糖尿病；α-葡萄糖苷酶抑制剂；降血糖；保健食品中图分类号：Q814文献标志码：Adoi ：10.3969/jissn.1671-9646（X ）.2012.03.004Progress in α-Glucosidase Inhibitor and ApplicationProspect of Inhibitors from FoodNIE Ying 1，CHEN Jun-fa n 1，S U Do ng -ha i 2，S ATORU Nira sa wa 3，LI Zhi-jia o 1，*CHENG Yo ng -qia ng 1（1.Fo o d S cie nse a nd Nutritio na l Eng ine e ring Co lle g e ，China Ag ricultura l Unive rsity ，Be ijing 100083，China ；2.Be ijing P o lyte chnic Institute ，Be ijing 100029，China ；3.Ja pa n Inte rna tio na l Re se a rch Ce nte r fo r Ag ricultura l S cie nce s ，Tsukuba 305-8686，Ja pa n）Abstra ct ：With the dra ma tica lly incre a se d po pula tio n o f dia be tic pa tie nts ，do cto rs a nd nutritio nists a re mo re like ly to re co mme nd the ir pa tie nts to ta ke in fo o d stuff with the functio n o f de cre a sing blo o d g luco se ，in o rde r to pre ve nt a nd tre a t dia be te s by die ta ry a nd fo o d the ra py inste a d o f ta king in la rg e do se o f re le va nt me dicine with side e ffe ct.α-g luco sida se inhibito r ，including sa ccha ride s ，po lyphe no ls ，fla vo no ids ，pho spha tidic a cids ，a lka lo ids ，de rive d fro m da ily fo o d stuff a re pla ying critica lly impo rta nt ro le in re ductio n o f blo o d g luco se a nd the ir usa g e s a re discusse d in this pa pe r.Ke y wo rds ：dia be te s ；α-g luco sida se inhibito r ；hypo g lyce mic e ffe ct ；he a lth fo o d糖尿病（Diabe te s Me llitus ，DM ）是一种病因复杂的代谢疾病，其主要特点是慢性高血糖，伴随因胰岛素（INS ）分泌及/或作用缺陷引起的糖、脂肪和蛋白质代谢紊乱。

β-葡萄糖苷酶的性质及其在食品加工中的应用研究进展姚瑶;刘庆;刘福;姚彦彤;朱森林;蒋红英【摘要】β-葡萄糖苷酶广泛存在于各类水果、植物及微生物中,能够水解果蔬中本身不具有香味且不易挥发的风味物质,对果蔬风味增香及食品加工过程中香气物质的释放起重要作用.为促进β-葡萄糖苷酶的工业化生产和应用,从β-葡萄糖苷酶的来源、主要性质、酶解增香机理及在工业加工中的应用等方面进行综述,并结合实际展望了该酶在工业化制备和改善饮品风味等方面进一步应用的可能性.%β-glucosidase,as one of the key enzymes improving the fruits and vegetables flavor,can hydrolyze the flavor precursors and then release the volatile aroma components.It widely exists in all kinds of fruits,plants and microorganisms.In order to promote industrial production and application of β-glucosidase,in this paper the authors review thesource,characteristics,enzymatic hydrolysis mechanism and the application ofβ-glucosidase in industrial progress.Meanwhile,the authors prospect the potential for further application in industrialized preparation and improve the food flavor.【期刊名称】《贵州农业科学》【年(卷),期】2018(046)002【总页数】4页(P132-135)【关键词】β-葡萄糖苷酶;增香;食品工业;应用【作者】姚瑶;刘庆;刘福;姚彦彤;朱森林;蒋红英【作者单位】浙江师范大学地理与环境科学学院,浙江金华321004;浙江师范大学地理与环境科学学院,浙江金华321004;浙江师范大学地理与环境科学学院,浙江金华321004;浙江师范大学地理与环境科学学院,浙江金华321004;金华职业技术学院农业与生物工程学院,浙江金华321007;金华职业技术学院农业与生物工程学院,浙江金华321007【正文语种】中文【中图分类】S188+.3β-葡萄糖苷酶(EC 3.2.1.21)最早于1837年在苦杏仁汁中被发现，此后陆续发现其在自然界的多种动植物和酵母菌、霉菌等细菌及真菌体内广泛存在，是芳香前体物质水解、结合态糖苷配基释放的有效催化剂[1]。

β-葡萄糖苷酶的研究1837年，Liebig和Wohler首次在苦杏仁汁中发现了β-葡萄糖苷酶。

β-葡萄糖苷酶(EC 3.2.1.21)的英文名是β-glucosidase，属于水解酶类，又称β-D-葡萄糖苷水解酶，别名龙胆二糖酶、纤维二糖酶和苦杏仁苷酶。

它可催化水解结合于末端非还原性的β-D-糖苷键，同时释放出配基与葡萄糖体。

β-葡萄糖苷酶广泛存在于自然界中，它可以来源于植物、微生物，也可来源于动物。

β-葡萄糖苷酶的植物来源有人参、大豆等；微生物来源的报道较多，如原核微生物来源的有脑膜脓毒性黄杆菌(Flavobacterium meningosepticum)、约氏黄杆菌(Flavobacterium johnsonae)等，真核生物来源的有清酒酵母(Candida peltata)、黄孢原毛平革菌（Phanerochaete chrysosporium）等；β-葡萄糖苷酶的动物来源有蜜蜂、猪肝和猪小肠等。

鉴于β-葡萄糖苷酶的研究广泛，本文对其一些研究进展进行讨论。

1 β-葡萄糖苷酶的分类β-葡萄糖苷酶按其底物特异性可以分为3类：第一类是能水解烃基-β-葡萄糖苷或芳香基-β-葡萄糖苷的酶，此类β-葡萄糖苷酶能水解的底物有纤维二糖、对硝基苯-β-D-葡萄糖苷等；第二类是只能水解烃基-β-葡萄糖苷的酶，这类β-葡萄糖苷酶能水解纤维二糖等；第三类是只能水解芳香基-β-葡萄糖苷的酶，这类酶能水解对硝基苯-β-D-葡萄糖苷等类似物。

2 β-葡萄糖苷酶的提取、纯化及酶活测定方法2.1 β-葡萄糖苷酶的提取方法不同来源的β-葡萄糖苷酶，其提取方法也有所不同。

动植物体及大型真菌中的糖苷酶一般需要对酶源进行组织捣碎，然后用缓冲液浸提。

常用的缓冲液有磷酸盐缓冲液、醋酸盐缓冲液、柠檬酸盐缓冲液等。

pH值一般选用酶的稳定pH值；提取温度适于低温，一般为4 ℃。

利用微生物发酵法生产β-葡萄糖苷酶是β-葡萄糖苷酶的另一来源，一般微生物发酵都采用液态发酵。

人参皂苷生物转化研究进展人参皂苷是人参属植物药理活性的重要物质，尤以稀有人参皂苷及苷元的抗肿瘤，保护神经系统，保肝护肝等药理活性最为显著，因此，研究稀有人参皂苷获取的方法也日益增多。

该文对人参属植物中人参皂苷的生物转化进行了简要的概述和展望。

标签：人参属；皂苷类；生物转化；稀有人参皂苷；β-葡萄糖苷酶五加科人参属植物人参、西洋参、三七均是我国传统名贵药材，现代研究表明，其主要活性成分大多为人参皂苷。

据现代药理学研究表明[1-3]，皂苷类是人参属植物抗疲劳，抗肿瘤，抗血栓，提高免疫力，调节生理机能等药理活性的重要物质基础。

但随着人们对人参属总皂苷分离后的进一步药理活性研究发现，稀有人参皂苷及苷元（如人参皂苷Rg3，Rh1，C～K，Rb3，Rh2等）具有很强的抗肿瘤[4]，保护神经系统[5]，保肝护肝[6]等药理活性。

人参属植物中皂苷的成分主要是人参皂苷，其骨架结构属于达玛烷型四环三萜和齐墩果烷型三萜，以三七为例，三七中所含有人参皂苷依据苷元的不同又可分为原人参二醇型和原人参三醇型，如人参皂苷Rb1，Rb2，Rc，Rd等和人参皂苷Re，Rg1，Rg2，Rf等。

人参属植物三七总皂苷（PNS）的主要成分是人参皂苷Rb1和Rg1[7]，据研究表明这些主要人参皂苷成分在人体肠道中的吸收却微乎其微[8]，而通过口服后经胃酸及肠道菌的一系列生物转化代谢后产生的次级代谢产物，如C-K，与大量天然富含的人参皂苷相比具有更好的抗肿瘤，抗过敏，抗炎症作用[9，10]，同时也显著地增加了其在人肠道中的吸收率，也正是由于其变化后明显提高的抗肿瘤等药理活性，近年来引起了研究者的广泛的关注。

目前，根据大量人参皂苷与稀有人参皂苷的结构鉴定，得出二者的结构差异主要是达玛烷骨架结构的C-3、C-6和C-20位上支链所连接的糖基的种类和数量有所不同，进而设法通过多种技术手段去除骨架结构达玛烷四环三萜这些支链上所连接的糖基来获得稀有人参皂苷成为人们研究的热点。

β-葡萄糖苷酶的研究进展综述食品研究与开发2oo5.V oL26.No.6一葡萄糖苷酶的研究进展许晶张永忠孙艳梅东北农业大学应用化学系哈尔滨150030摘要:本文简述了B一葡萄糖苷酶的理化性质,催化反应机制,酶活性测定方法及其在食品工业中应用.关键词:B一葡萄糖苷酶;性质;反应机制;应用l83一==ISOMERESEARCHADV ANCEOFB—GLUCOSIDASEXUJingZHANGY ongzhongSUNY anmei DepartmentofAppliedChemistry,NortheastAgriculturalUniversity,Harbin,150030 Abstract:Thearticlebrieflydiscussedthephysicalandchemicalproperties,thecatalyticmec hanism,methodsofenzymeactivitydeterminationof13-glucosidaseanditsapplicationinfoodindust ry.Keywords:13-glucosidase;characteristic;reactionmechanism;applicationB一葡萄糖苷酶(.beta.一Glucosidase)系统名称为B—D一葡萄糖苷葡萄糖水解酶(.beta.一D—glucosideglucohydrolase;EC3.2.1.21).1837年,被Liebig和Wohler首次在苦杏仁中发现,后被发现存在于自然界许多植物中,还存在于一些酵母,曲霉菌,木酶菌及细菌体内[1].它起初引起人们的注意是因为它参与了纤维素材料的生物转化.B一葡萄糖苷酶是纤维素酶系中的一个组分,它主要作用于B一(1,4)糖苷国家"十五"重大科技专项"农产品深加工技术与设备研究开发"项目编号:2001BA501A02B作者简介:许晶,女,1979年9月出生,理学学士;助教,在读硕士, 研究方向:食品化学专业.键,还能作用于B一(1,1),(1,2),(1,3),(1,6)糖苷键.对于低聚葡萄糖聚合度越小,它的水解能力越强[.多年来,许多学者分别从苦杏仁,葡萄,刀豆,玉米,黑樱桃,水稻,大豆中分离纯化了B一葡萄糖苷酶[.现将B一葡萄糖苷酶的理化性质,催化反应机制,酶活性测定方法及其在食品工业中应用简述如下.113一葡萄糖苷酶的理化性质1.1相对分子量B一葡萄糖苷酶的相对分子质量一般在40000-250000之间[4].不同来源的B一葡萄糖苷酶的相对分子量由于其结构和组成不同而差异很大.例如,的营养保健食品,因而博得了产地群众的青睐.胡颓子果实,根,叶药用,收敛止泻,镇咳解毒.常见临床配方:①治疗风湿性关节炎疼痛,胡颓子根100g,黄酒6OraL,猪脚250g,加水煮1时许,取汤一碗,连同猪脚一同服食.②治疗吐血,便血,咯血,月经过多,胡颓子根30-6Og,煎服.③治疗支气管哮喘,慢陛支气管炎,胡颓子叶15g,枇杷叶15g,水煎服.④治疗咳嗽,鲜胡颓子叶30g,水煎,加白糖少许服用.⑤治疗痢疾下血,用胡颓子15g,乌梅20g,水煎服.⑥治疗月经不调,血崩,用胡颓子15g,山萸肉20g,水煎服.除此之外,胡颓子的鲜花含芳香油,可作调香原料.茎皮纤维是造纸和制纤维板的原料.植株可作园林绿化树,配植于花丛或林缘,颇有特色.胡颓子树对多种有害气体抗性强,特别适于工厂污染区的绿化.胡颓子的野生资源非常丰富,耐干旱瘠薄,适应性很强,对土壤要求不严,常生于山坡疏林下或林缘灌丛的阴湿环境,也发现于向阳山坡或路旁.繁殖非常容易,结果早,加之营养价值高,特别是氨基酸,维生素C和矿质元素含量丰富,开发利用的前景非常广阔[1].参考文献:[1]刘孟军.中国野生果树[M].北京:中国农业出版社,1998[2]张福平等.粤东地区野果植物资源[J].中国野生植物资源.2003,22(3):13-16[3]中国科学院研究所.中国高等植物图鉴(1-5册及补编1—2册)[M].北京:科学出版社,1985收稿日期:2005一O1—25一==2DD5.V o1.26.J,fO.6食品研究与ic}发ServeW.M.Kengen等人研究的古细菌Pyrococcus furiosus分泌的B一葡萄糖苷酶的分子是由四个亚基构成的四聚体,其分子量在230000左右;而中国科学院微生物研究所的曾宇成等所测出的海枣曲霉的B一葡萄糖苷酶由两个亚基构成,分子量为200000左右;由Day&Withers等人从Agrobacterium 中分离出的野生性B一葡萄糖苷酶是一种二聚体,由两个分子量质量为50000的B一葡萄糖苷酶的亚基构成.有的菌株本身含有胞内和胞外B一葡萄糖苷酶,因此,有时来源于同一菌株的B一葡萄糖苷酶,是二种不同分子量酶的混合物.1.2等电点(pI),最适pH及pH稳定性大部分B一葡萄糖苷酶的pI都在酸性范围,并且变化不大,一般在3.5-5.5之间,但最适pH可以超过7.0,而且酸碱耐受性强[.如:Paavilainen等人从Alkalophilus中就分离出细胞外B一葡萄糖苷酶, 其最适pH就在6-9之间,而在pH4.0—10.2以外还具有一定的催化活性;中国台北学者李约昆(音译)等人从Flavobacteriummeningosepticum中分离出的B一葡萄糖苷酶其pI在9.0左右,最适pH是5.0E.1.3最适温度及热稳定性B一葡萄糖苷酶的最适温度在40一ll0℃之间都有分布.一般来说,来自古细菌的B一葡萄糖苷酶其热稳定性和最适温度要高于普通微生物来源的B一葡萄糖苷酶.如古细菌Pyrococcusfuriosus的B一葡萄糖苷酶其最适温度102—105oC,100℃时的半衰期为85h;而李约昆等人分离出的B一葡萄糖苷酶最适温度在50—55℃之间,在60℃下于磷酸盐缓冲液中,其活力在15min后只余1%.对于工业应用来说,酶的热稳定性越高越有利,因此,从嗜热细菌中分离出B一葡萄糖苷酶逐渐引了人们的兴趣.至于来自嗜热性微生物的B一葡萄糖苷酶为何具有如此强的耐热稳定性还未获得共识.据MichaelW.Bauer 等人对来自嗜热性和非嗜热性B一葡萄糖苷酶的分析认为,两者在相互演化过程中发生的酶修饰作用并不改变酶的活性中心,也不改变其专一性,只是将酶蛋白结构作部分调整以适应高温环境[63.2B一葡萄糖苷酶的催化反应机制2.1反应机制[]M.W.Bauer等人对分别来自嗜热菌Pyrococcus furiosus和非嗜热菌Agrobacterium的B一葡萄糖苷酶进行研究发现,两种来源的菌催化反应时按同一种机制进行,即在催化糖苷键的裂解反应时都遵循双取代反应机制.其反应方程式如下:EsEP第一步是酶与底物键合形成米氏复合物ES(反应速率K.和K一.);第二步是酶一底物中间体(E—S)的形成(反应速率K2);酶的亲核基团按酸催化机制进攻异头碳,形成共价的糖基酶中间体(E—S).在这一过程中,B一葡萄糖苷酶的活性中心可根据不同类型的底物而相应发生一定程度的结构变化,从而使B一葡萄糖苷酶可以和多种糖类底物结合,这一步决定了B一葡萄糖苷酶具有的底物专一性;第三步是中间体的水解:由水按碱催化机制对异头碳进攻,形成B一葡萄糖基产物并使酶回复其初始的质子化态.其中,糖苷基酶中间体的形成和水解过程经历了共价结构的氧碳鲼正离子过渡态.另外,B一葡萄糖苷酶在整个反应过程中其构型严格保持不变.2.2活性中心结构[]在多数B一葡萄糖苷酶中起催化作用的残基是二个谷氨基酸残基,其中,靠近N一端的谷氨酸起酸/碱作用,另一氨基酸起亲核试剂的作用.但Grabnitz等人研究发现来自Clostridiumthermoce1.1um的B一葡萄糖苷酶的活性部分在N一端的130个氨基酸区域,该区的个性特征是氨基酸序列中心基团His—Asn—Glu—Pro,存在于该区域的具有催化作用的残基是相隔35—55个氨基酸的His和Glu,其中质子化态的完全保持残基Hisl21作为质子供体与Glu166协同稳定氧碳鲼正离子.而高度保持的c一端附近的残基也许参与了酶与糖苷基底物的键合,其中在该区的一些微小差异与不同B一葡萄糖苷酶的底物特异性有关.2.3底物特异性[8]几乎所有的B一葡萄糖苷酶对底物的糖基部分结构的专一性较差,能袭解C一0糖苷键,c—S键,c—N键,C—F键等;有些对糖基部分的C和C:构形也不专一,能同时水解B一葡萄糖苷键和B一半乳糖苷糖,有些甚至c位的专一性也不高,能水解木糖.但在所有底物中,B一葡萄糖苷酶对纤维二糖的活性最强.2.4反应抑制剂[9]Kempton等人研究发现Agrobacterium13一葡萄糖苷酶的一系列有机物抑制剂都与底物和过渡态结构相似,并且所有的抑制剂直接与底物竞争.有相似的过渡态结构即意味着带有相同的正电荷和综述食品研究与拜发2oo5.V oL26.NO.6相似的半椅状结构,这些抑制剂能与酶键合得更为紧密.比如,最好的抑制剂是反应过程中有相似过渡态结构的gluconolactone和gluconopheylurethane 而不同位置正电荷(如1-dexynojirimycin)的抑制剂与酶的亲和力就相对较弱,非半椅状结构(如椅式构形的is0pr0pyl—p—D—thi0uc0pyran0side和船式构形的l,6一anhydro—p-glucopyranose)的抑制剂与酶的亲和力更弱.这些抑制剂都直接与底物有竞争作用.在无机抑制剂Ag对B一葡萄糖苷酶有强的抑制作用,Hg及4mol/L脲也有较强的抑制作用,而Cu",Pb",SDS及EDTA等常见抑制剂对该酶活力无明显影响.3B一葡萄糖苷酶活性的测定方法加]1.Bamsh和swiain法:它以水杨苷作底物,酶解产物用4一氨基安替比林作显色剂,使释放出来的水杨醇显色,再用分光光度法比色测定.2.荧光法:利用伞形酮(7一轻基香豆素)与4一甲基伞形酮具强烈荧光的特点,将它们生为无荧光的底物,以此测定.3.以对硝基苯基一p—D一葡糖苷(P—NPG)作为底物进行酶解,底物水解后释放出来的配基对硝基苯酚可直接在400~420am之间测定.4B一葡萄糖苷酶的应用B一葡萄糖苷酶能参与生物体的糖代谢["],对维持生物体的正常生理功能起着重要作用.如它在酶解纤维素时就起着至关重要的作用,它把由纤维素酶降解生成的纤维二糖和三糖转化成可发酵的葡萄糖.B一葡萄糖苷酶的生物学功能使它在生产中有着广泛的应用.4.1作为食品风味酶应用[12目前,B一葡萄糖苷酶的主要应用是在食品工业中.随着食品工业的发展,风味化学的研究也引人关注.近年来,人们着重研究水果风味物质在水果中存在的前体,包括一些二级代谢产物,如糖苷类物质.这一研究领域在风味研究中被认为"前体分析".法国的Cordonnier等人1974年首次提出葡萄中可能存在键合态的不挥发的萜烯类化合物.80年代澳大利亚的Williams等人对葡萄做了比较深人细致的工作,发现葡萄中的一些风味物质如萜烯醇和芳香醇等不但以游离的形式存在,而且还以糖苷键合态的形式存在,并指出,糖苷键合态化合物的含量大大超过其游离态的含量.Engel和Tressl等经研究指出,许多水果中含有单萜烯糖苷,C(13)降异185==I类萜糖苷,倍半萜烯糖苷以及其它的糖苷,几乎所有的天然糖苷是B一糖苷,所以可以利用B一葡萄糖苷酶水解水果中的风味前体物一糖苷,释放出挥发性糖苷配基,用以增强葡萄酒等果酒,果汁香气.因此B一葡萄糖苷酶作为水果风味增香酶最合适. Shoseyov等(1990)报道分离到一株产内切B一葡萄糖苷酶的黑曲霉,用该酶来处理玫瑰红葡萄酒及西番莲果汁,通过GC—MS分析及感官评定,结果表明:葡萄酒中的单萜,苹果醇,苯乙醛等风味物质有明显提高.J.L.Iborra等(1992)则研究了甜杏B一葡萄糖苷酶水解苦藏花素,产生藏花醛(可作食品风味添加剂)的过程.可以预见,随着研究的不断深人和发展,运用这一生物技术手段提高果制品的天然风味的研究有着广泛的应用前景.4.2在青梅脱苦中应用B一葡萄糖苷酶在青梅脱苦中也有重要作用[13].梅果中有人体所需的多种氨基酸和有机酸,但也含有大量的苦味物质,主要是苦杏仁苷.据方祖达和五德裕(1988)报道,约七分成熟的新鲜梅子含苦杏仁苷高达784ppm,若是九分成熟者约含260～270ppm,约为前者三分之一.由此可见,愈成熟的果实愈不苦,但成熟的梅子制得的果汁仍然苦涩难以接受,这就是梅子过去都没有被利用做成纯天然果汁饮料的最大原因.而B一葡萄糖苷酶却可以把苦杏仁苷分解为苯甲醛及氢氰酸和两分子葡萄糖,而使苦味大大减少.虽然分解出的氢氰酸有时可使人食后中毒,但氢氰酸可在加热过程中蒸发掉,而且据七十年代《美国农业联合会》报道,一定剂量的苯甲醛和氢氰酸混合物具有防癌效果.4.3在降解纤维素中应用B一葡萄糖苷酶的另一主要应用是用于降解纤维素[14,15].纤维素酶转化纤维成葡萄糖的过程细节和作用机理还不清楚或未有定论.一般认为由内切葡聚糖作用于微纤维的非结晶区,纤维二糖水解酶再从非还原端依次分解产生纤维二糖和三糖,后者再由B一葡萄糖苷酶水解成葡萄糖.纤维素是葡萄糖以B一1,4糖苷键结合的聚合物,为植物细胞壁的构成成分,占植物干重的1/2—1/3.全球一年间由光合作用生产的纤维素达1000亿吨,是最丰富的可再生资源.将植物纤维应用于发酵食品工业原料,对人类将是一个重大的贡献,可以使我们摆脱对谷物粮食的绝对依赖,缓和世界资源紧缺.4.4在水解大豆异黄酮中应用一,,1862oo5.V o1.26.NO.6食品研究与并发综述我国水果果皮的利用现状和前景鲍金勇赵国建杨公明1.华南农业大学食品学院广州510642;2.西北农林科技大学食品科学与工程学院杨凌712100摘要:本文简述了水果果皮的结构性质和我国水果果皮加工的现状,分析了水果果皮在利用中所存在的问题,并提出相应的解决措施.关键词:水果果皮;利用现状;展望THEUTILIZINGCURRENTSITUATIONOFCHINESEFRUITPEELANDTHEPROS PECTBAOJinyongZHAOGuojianYANGGongming1.CollegeofFoodScience,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou,510642B一葡萄糖苷酶还可以用来水解大豆异黄酮,制备高活性的大豆异黄酮苷元产品[16].酶水解条件温和,多采用弱酸性的缓冲溶液,大豆异黄酮苷元不易变性,是工业上制备富含大豆异黄酮苷元产品的十分有前途的途径.不过目前高活性的大豆异黄酮糖苷水解酶还在研制阶段,也没有进行工业化.大豆自身含有的内源B一葡萄糖苷酶水解活性不强,水解效率只有22-29%[73.添加足量的高活性酶(如苦杏仁和酵母中提取B一葡萄糖苷酶[1)可使水解达到100%.4.5其它应用[1.6.2]B一葡萄糖苷酶还可应用于乳品工业来分解乳糖,与其它酶协同作用生产葡萄糖与单细胞蛋白.多酚化合物是一类较好的天然抗氧化剂,它们在植物体中主要是以糖苷的形式存在,而苷元(即游离多酚)的抗氧化活性和防癌功效比其糖苷大得多.应用B一葡萄糖苷酶催化水解这类糖苷是一类生产天然抗氧化剂的好方法.应用p一葡萄糖苷酶可以生产天然色素.如栀子蓝色素(Gardeniablue)就是以茜草科植物栀子(GardeniaJasminoidesEllis)为原料,通过p一葡萄糖苷酶的作用而产生的一种天然色素.通过基因突变改变p一葡萄糖苷酶的氨基酸序列中活性中心中的氨基酸残基,可使p一葡萄糖苷酶的催化水解作用变为催化糖苷键生成的酶.如Withers用基因突变的方法[191把Agrobacterium3-葡萄糖苷酶358位上的谷氨酸残基用一丙氨酸替代使其成为合成低聚糖的酶.参考文献:[1]李远华.B一葡萄糖苷酶的研究进展.安徽农业大学, 2002,29(4):421—425[2]DriskillL.E.;BauerM.W.;KellyR.M.BiotechnologyandBioengineering.1999,66(1),51～6o[3]孙艳梅,张永忠.大豆B一葡萄糖苷酶的提取及其酶学性质的研究.食品工业科技,2004(1)[4]MichaelW.Bauer,RobertM.Kelly.Biochemistry,1998,37: 17170～17178[5]Julieb.Kempton,StephenG.Withes.Biochemistry,1992,31: 9961—9969[6]彭喜春等.B一葡萄糖苷酶的研究现状及应用前景.江苏食品与发酵,2001(12)[7]NamehukM.N.,andWitherss.G..Biochemistry,1995,34, 16194～16202[8]YiQ.BiotechnolBioen,1998,6o(3):385-390[9]Pitsons.M..Enzyme&MicrobialTichnology,1997,210): 183—190[10]王华夫,游小青.茶叶中B一葡萄糖苷酶活性的测定.中国茶叶,1996(3):16—17[11]LiY aw—kuen.J.Chn.Chem.Soc.(Taipei),1998,269(26): 17537—17541[12]顾卫民.B一葡萄糖苷酶的特性及其在食品工业中的应用. 江苏食品与发酵,2003(1)[13]陶宁萍.苦杏仁苷酶在纯天然青梅果汁中的应用.南京农业大学硕士论文,1993[14]周晓云.酶技术.石油工业出版社,1995[15]陈驹声.酶制剂生产技术,1994[16]孙艳梅,张永忠.水解制备大豆异黄酮苷元研究进展.食品研究与开发,2002(3)[17]MatsuuraM.,ObataA.J.FoodSci.,1993.58(1),144—147[18]PandiatanN.,HettiarachchyN.JuZ…YFoodChem.and Toxicology.2000,65(3),403—407『19]22Withers,eta1.UnitedStatesPatent5716812 收稿日期:2005-03-07。