第第頁β-葡萄糖苷酶及其來源和應(yīng)用研究國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述1.1β-葡萄糖苷酶及其來源β-葡萄糖苷酶（EC1），屬于水解酶類，又稱β-D-葡萄糖苷葡萄糖水解酶，別名龍膽二糖酶、纖維二糖酶和苦杏仁苷酶（Amygdalase）。它屬于纖維素酶類，作為纖維素分解酶系的重要成員，它能水解結(jié)合于非還原性末端的β-D-葡萄糖苷鍵，并釋放出β-D-葡萄糖和相對應(yīng)的糖苷配基。（王玉霞2013）。β-葡萄糖苷酶于1837年由Liebig和Wooler在苦杏仁中首次發(fā)現(xiàn)，此后被發(fā)現(xiàn)存在于自然界的各種生物中，包括多種植物、動物及微生物等（湯曉宏等2020）。β-葡萄糖苷酶可存在于多種植物中，它主要分布在種子中，如苦杏仁（Cuetoetal2017）、橡膠籽（茍贇2020），在植物葉片、花及果實(shí)等部位也有分布，如甜菊葉（侯孟蘭2020）、蘆薈葉皮（李蕊伽2017）、錦橙（任婧楠2019）、茶葉（周漢琛等2016）。β-葡萄糖苷酶也存在于動物體內(nèi)，主要參與糖脂和膳食葡萄糖苷類物質(zhì)的代謝，因此其主要分布在動物的肝腎和小腸部位，另在一些哺乳動物的乳汁（劉延鑫2013）、福壽螺內(nèi)臟(王驥2004)，小鼠肝臟（Wieczoreketal2019）和近暗散白蟻體內(nèi)（蘇麗娟等2020）也檢測到了β-葡萄糖苷酶。微生物來源的β-葡萄糖苷酶的研究最為廣范，包括了霉菌、酵母、乳酸菌及其他類型的微生物。多種霉菌可產(chǎn)生β-葡糖糖苷酶，如黑曲霉（Aspergillusniger）（薛棟升等2012；Abdellaetal2016）、鏈霉菌（Streptomycesspp.）（王清海2006）、米曲霉（Aspergillusoryzae）（郝偉偉2011）、穗霉屬（Spicariaspp.）（張益波2011）、綠色木霉（Trichodermaviride）（彭利沙2016）等。酵母菌中可產(chǎn)β-葡萄糖苷酶的種屬包括釀酒酵母（李慶華2009）、季也蒙畢赤酵母（Pichiaguilliermondii）（Ronivaldoetal2019）、異常擬威爾酵母（Williopsisanomalus）（Sabeletal2014）、異常酒香酵母（Brettanomycesanomalus）（Wuetal2014）、葡萄汁有孢漢遜酵母（Lópezetal2016）、膠紅酵母（Rhodotorulamucilaginosa）（Huetal2016a）、布魯克斯德克氏酵母（Dekkerabruxellensis）（Kuoetal2018）、陸生伊薩酵母（Stefanietal2018）、發(fā)酵畢赤酵母（Pichiafermentans）（Maetal2017）及異常畢赤酵母（Pichiaanomalus）（Swangkeawetal2009）；乳酸菌屬中可產(chǎn)β-葡萄糖苷酶的包括副干酪乳桿菌（Lactobacillusparacasei）（謝玉鋒2019）、嗜酸乳桿菌（Lactobacillusacidophilus）（丁小娟2019）、植物乳桿菌（Lactobacillusplantarum）（卜瀟2016）、酒類酒球菌（Oenococcusoeni）等（李亞輝2013），此外，枯草芽孢桿菌（Bacillussubtilis）（Chamolietal2016）、嗜熱毛殼菌（Chaetomiumthermophile）（楚春雪2004）中也存在β-葡糖糖苷酶。1.2β-葡萄糖苷酶的應(yīng)用目前，β-葡萄糖苷酶已被廣泛應(yīng)用于各類工業(yè)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、食品行業(yè)中，在食品領(lǐng)域，其主要的應(yīng)用如下。1.2.1生產(chǎn)低聚龍膽糖低聚龍膽糖是由2個(gè)及2個(gè)以上葡萄糖殘基以β-1,6葡萄糖苷鍵連接而成的一種具有新型功能性的低聚糖，可促進(jìn)人體腸道雙歧桿菌（Bifidobacteriumspp.）的增殖，防止便秘、促進(jìn)消化，其結(jié)構(gòu)式如圖1-1所示。起初低聚龍膽糖是從一些龍膽屬植物中根莖部提取獲得，但由于原料不足而不適用于大規(guī)劃工業(yè)化生產(chǎn)，目前工業(yè)上常用的低聚龍膽糖的生產(chǎn)方式是在較高溫度下（55-65℃）由β-葡萄糖苷酶發(fā)揮其轉(zhuǎn)糖苷活性，使葡萄糖分子之間發(fā)生羥基縮合反應(yīng)生成以β-1,6葡萄糖苷鍵連接的不同聚合度的低聚龍膽糖（盛玲玲2020）。汪飛（2018）通過在巴斯德畢赤酵母（Pichiapastoris）中表達(dá)源自綠色木霉來源的β-葡糖糖苷酶基因，得到了重組菌株，并從中提取純化了重組β-葡糖糖苷酶，并優(yōu)化了該酶合成低聚龍膽糖的工藝條件：在pH5.0，60C，β-葡萄糖苷酶加酶量為900U/g葡萄糖，當(dāng)?shù)孜锲咸烟菨舛冗_(dá)到800g/L時(shí)，對于低聚龍膽糖的產(chǎn)量而言，可達(dá)到最大值（130g/L），轉(zhuǎn)化率為16.25%。圖1-1低聚龍膽糖的結(jié)構(gòu)式Fig.1-1Thestructuralformulaofoligo-gentianose1.2.2生產(chǎn)大豆異黃酮苷元天然形式的大豆異黃酮大多以大豆異黃酮糖苷的形式存在，這部分大豆異黃酮糖苷難以被人體或動物吸收，其經(jīng)β-葡萄糖苷酶水解成活性大豆異黃酮苷元，才能夠被動物和人類吸收使用（李紫微等2019），大豆異黃酮酶解機(jī)制圖如圖1-2所示，大豆異黃酮糖苷在β-葡糖糖苷酶作用下，水解其β-1,6-糖苷鍵，生成葡萄糖和大豆異黃酮苷元。郭天賜等（2019）在豆?jié){中加入1.4U/5mL的苦杏仁來源的β-葡萄糖苷酶，46℃水解40min，豆?jié){大豆異黃酮苷元含量達(dá)到了36.954±1.67μg/mL，酶解效果較好。Teixeira等（2020）利用β-葡萄糖苷酶將大豆中的大豆異黃酮糖苷生物轉(zhuǎn)化為大豆異黃酮苷元，并評估了其抗氧化活性和抗菌活性，由DPPH法對抗氧化活性進(jìn)行測定結(jié)果可知，相對于大豆異黃酮糖苷的抗氧化活性而言，大豆異黃酮苷元的抗氧化活力增強(qiáng)了9倍左右，且大豆異黃酮苷元對1600μg/mL的金黃色葡萄球菌、白霉桿菌和大腸桿菌的抗菌活性超過了1600μg/mL。圖1-2β-葡萄糖苷酶水解大豆異黃酮糖苷機(jī)制圖Fig.1-1Mechanismofβ-glucosidasehydrolysisofsoybeanisoflavoneglycosides1.2.3提升食品的風(fēng)味β-葡萄糖苷酶可水解非揮發(fā)性的風(fēng)味前體物生成具有揮發(fā)性風(fēng)味的香氣物質(zhì)，所以常被用于果酒、茶葉、果汁等行業(yè)，以改善產(chǎn)品的風(fēng)味品質(zhì)。β-葡萄糖苷酶水解非揮發(fā)性的風(fēng)味前體物的機(jī)制如圖1-3所示。以單糖苷形式存在香氣前體物，β-葡萄糖苷酶直接催化糖苷鍵水解，以釋放揮發(fā)性香氣物質(zhì)。以雙糖苷形式存在的香氣前體物，釋放出揮發(fā)性香氣物質(zhì)需要兩個(gè)過程：（1）α-L-鼠李糖苷酶或β-D-芹菜糖苷酶或α-L-阿拉伯糖苷酶切斷1-6糖苷鍵生成一分子單糖和一分子單糖苷；（2）β-D-葡萄糖苷酶水解單糖苷以釋放揮發(fā)性香氣物質(zhì)（Baffietal2011）。圖1-3β-葡萄糖苷酶對風(fēng)味前體物質(zhì)的水解機(jī)制（引自：劉浩，2016）Fig.1-3Thehydrolysismechanismofβ-glucosidaseonflavorprecursors其中，β-葡萄糖苷酶在葡萄酒增香釀造方面的應(yīng)用研究較廣，Hu等（2016a）利用從膠紅酵母菌株中提取的胞外β-葡萄糖苷酶制劑運(yùn)用到釀酒過程中，結(jié)果顯示酶處理酒中苯類化合物和C13-降異戊二烯類化合物含量顯著提高，葡萄酒的花香和果香特性得到了顯著提升。Hu等（2016b）利用從葡萄汁有孢漢遜酵母中提取得到的β-葡萄糖苷酶應(yīng)用于葡萄酒增香釀造，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明酶處理酒樣中C13-降異戊二烯類化合物和萜烯類化合物含量顯著提升，葡萄酒的花香、甜果香氣突出，葡萄酒的風(fēng)味與品質(zhì)得到顯著改善。劉歡等（2018）探究了β-葡萄糖苷酶添加對山葡萄酒理化特性和香氣的影響。結(jié)果表明，酶處理組的香氣化合物總含量達(dá)到了184.99mg/L，顯著高于對照組（124.28mg/L），說明酶處理后葡萄酒的香氣物質(zhì)含量得到顯著提高，且果香風(fēng)味突出。朱曉琳（2017）將源于發(fā)酵畢赤酵母、膠紅酵母和杏仁的β－葡萄糖苷酶粗提物應(yīng)用于葡萄酒的增香釀造效果。對照酒樣中高級醇類化合物、C6化合物、脂肪酸類化合物的含量較高，葡萄酒呈現(xiàn)出生青和酸果的香氣，而經(jīng)發(fā)酵畢赤酵母β－葡萄糖苷酶粗提物處理的葡萄酒中花香風(fēng)味顯著提升，C-13降異戊二烯化合物的含量較高；經(jīng)膠紅酵母β－葡萄糖苷酶粗提物處理后顯著提升了葡萄酒中脂肪酸乙酯、醛酮類化合物和C-13降異戊二烯化合物的含量，賦予了葡萄酒強(qiáng)烈的熱帶水果、柑橘、花香等香味；杏仁來源的β－葡萄糖苷酶處理后增加了葡萄酒中酚酸酯、乙酸酯和苯乙基類化合物，但葡萄酒中真菌味較重。參考文獻(xiàn)卜瀟．葡萄酒中植物乳桿菌β-葡萄糖苷酶及其蘋果酸—乳酸發(fā)酵潛力研究．[碩士學(xué)位論文]．楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2016楚春雪．嗜熱毛殼菌Chaetomiumthermophiliumβ-葡萄糖苷酶的分離純化及性質(zhì)研究．[碩士學(xué)位論文]．濟(jì)南：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2004程仕偉，屈慧鴿，欒麗英，姜文廣，李記明．新疆霞多麗自然發(fā)酵醪中本土釀酒酵母的選育與發(fā)酵特性．中國食品學(xué)報(bào)，2017，17(08):119-125董梅．酒類酒球菌31MBRβ-D-葡萄糖苷酶的分離純化及酶學(xué)性質(zhì)研究．[碩士學(xué)位論文]．楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2014丁小娟．嗜酸乳桿菌β-葡萄糖苷酶及其與槲皮素糖苷底物作用研究．[碩士學(xué)位論文]．貴陽：貴州大學(xué)，2019高曉航，李雪雁，孫春麗．賀蘭山東麓葡萄酒產(chǎn)區(qū)釀酒酵母的分離及其主要特性研究．食品與發(fā)酵工業(yè)，2016，42(006):62-66葛奉娟，王欲曉，周俊，張榮霞．重鉻酸鉀氧化比色法和氣相色譜法定量分析發(fā)酵液中乙醇的比較研究．徐州工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011，26(2):64-68郭天賜，趙石磊，劉石生．苦杏仁β-葡萄糖苷酶水解豆?jié){中大豆異黃酮的工藝研究．食品研究與開發(fā)，2019(12)茍贇．橡膠籽β-葡萄糖苷酶水解苦丁茶葉黃酮糖苷的工藝探究．[碩士學(xué)位論文]．?？冢汉Ｄ洗髮W(xué)，2020侯孟蘭，楊永恒，張婷，孫玉明，張永俠，原海燕，黃蘇珍，徐曉洋．甜菊葉片β-葡萄糖苷酶的提取及其性質(zhì)研究．中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2020，36(07):128-134黃敏菊．幾種α-葡萄糖苷酶抑制劑的協(xié)同抑制研究．[碩士學(xué)位論文]．廣州：中山大學(xué)，200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