β—葡萄糖苷酶及其應(yīng)用

王泓森 毛向婷 王朝楊

摘 要：綜述介紹了β-葡萄糖苷酶的生化性質(zhì)及其在食品加工等方面的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：β-葡萄糖苷酶；應(yīng)用

β-葡萄糖苷酶（EC3.2.1.21），又稱β-D-葡萄糖苷葡萄糖水解酶，它能夠水解結(jié)合于末端非還原性的β-D-葡萄糖苷鍵，同時釋放出β-D-葡萄糖和相應(yīng)的配基。1837年，Liebig和Wohler首次在苦杏仁中發(fā)現(xiàn)了β-葡萄糖苷酶。β-葡萄糖苷酶廣泛存在于許多植物、昆蟲、酵母、曲霉、木霉及細菌體內(nèi)。它參與生物體內(nèi)的糖代謝，對維持生物正常的生理功能起著重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，β-葡萄糖苷酶參與EMP糖酵解途徑，是參與雙歧桿菌糖代謝的有關(guān)酶系之一1。哺乳動物和人體內(nèi)的乳糖酶/根皮苷（LPH）水解酶也含有一種芳基-β-葡萄糖苷酶，LPH因其涉及成人型乳糖酶缺乏病--一種常見的人體基因紊亂病而被廣泛研究。此外，β-葡萄糖苷酶能將果、蔬、茶中的風(fēng)味前體物質(zhì)水解為具有濃郁天然風(fēng)味的香氣物質(zhì)，還能協(xié)助纖維素酶降解纖維素。

1 β-葡萄糖苷酶的生化性質(zhì)

不同來源（即使是同一菌屬的不同菌株或同一植物組織）的β-葡萄糖苷酶的相對分子質(zhì)量為幾十kDa到幾百kDa。β-葡萄糖苷酶的pI大多數(shù)在3.5～5.5之間，但最適pH 可以超過7.0，而且酸堿耐受性強。β-葡萄糖苷酶的最適溫度在40～110℃之間，通常，來自植物的β-葡萄糖苷酶最適溫度在40℃左右，而來自古細菌的β-葡萄糖苷酶其熱穩(wěn)定性和最適溫度要高于普通微生物來源的β-葡萄糖苷酶。

2 β- 葡萄糖苷酶的應(yīng)用

2.1.β-葡萄糖苷酶在改良果汁風(fēng)味中的應(yīng)用

Gueguen2等人用β-葡萄糖苷酶處理芒果、桔子、草莓、蘋果等果汁，再用GC- MS分析酶處理前后主要風(fēng)味成分的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，芒果、桔子、草莓和蘋果汁的風(fēng)味成分分別提高了1250%、791%、705% 和141%。孫愛東3等研究了不同來源的β-葡萄糖苷酶對橙汁中主要芳香物質(zhì)的酶解效果，發(fā)現(xiàn)杏仁酶對橙汁的鍵合態(tài)組分的酶解效果好于微生物酶，但對橙皮的作用效果相反。李平等4用感官鑒評的方法對β-葡萄糖苷酶處理后的蘋果汁和檸檬汁的風(fēng)味進行研究，結(jié)果表明，經(jīng)β-葡萄糖苷酶處理過的樣品，香氣組成上更顯飽滿、柔和、圓潤。葡萄糖苷酶可以把青梅中的苦杏仁苷分解為苯甲醛及氫氰酸和兩分子葡萄糖，而使青梅苦味大大減少。潘利華5將β-葡萄糖苷酶用于胡柚脫苦試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，胡柚中的主要苦味物質(zhì)檸檬苦素和柚皮苷含量有所下降，而且不影響胡柚中VC含量。

2.2.β-葡萄糖苷酶在果酒增香中的應(yīng)用

Gueguen2 等用β-葡萄糖苷酶處理酒精含量15%（V/V）葡萄酒后，用GC-MS分析香氣成分的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，酶處理樣和對照相比，苯甲醇、香葉醇、橙花醇、2-苯乙醇和芳香醇分別提高了1575%、1200%、600%、500% 和155%。陳守文6等用感官鑒評的方法，研究了β-葡萄糖苷酶對干紅葡萄酒風(fēng)味的影響，結(jié)果表明經(jīng)酶處理的果酒，香氣更加濃郁協(xié)調(diào)，風(fēng)味顯著提高。

2.3.β-葡萄糖苷酶在茶葉增香中的應(yīng)用

茶葉香氣是茶葉品質(zhì)的重要指標之一。香氣形成機理研究結(jié)果表明，內(nèi)源糖苷酶對茶葉香氣形成有著重要的作用7。

2.4.β-葡萄糖苷酶在生產(chǎn)大豆異黃酮活性苷元中的應(yīng)用

大豆異黃酮共12種，由染料木素、大豆苷元、大豆黃素3種異黃酮苷元以及它們和葡萄糖、乙酰葡萄糖、丙二酰葡萄糖以β-糖苷鍵形成的9種異黃酮糖苷組成。研究證明，染料木素、大豆苷元、大豆黃素3種異黃酮苷元是大豆異黃酮發(fā)揮藥理功能的活性物質(zhì)。大豆異黃酮糖苷本身沒有活性，需經(jīng)β-葡萄糖苷酶水解為活性苷元才能發(fā)揮作用。大豆的內(nèi)源β-葡萄糖苷酶的水解效率只有22%～29%。添加足量的高活性酶（如苦杏仁和酵母中提取的β-葡萄糖苷酶）可使水解達到100%。豆奶中添加β-葡萄糖苷酶或接種產(chǎn)β-葡萄糖苷酶的微生物，能夠?qū)⒍鼓碳岸鼓谭壑猩镉行暂^低的異黃酮糖苷化合物高效轉(zhuǎn)化為高活性的異黃酮苷元8，9。

2.5.β-葡萄糖苷酶在天然色素生產(chǎn)中的應(yīng)用

研究發(fā)現(xiàn)，β-葡萄糖苷酶的活性高低對以梔子為原料生產(chǎn)天然色素梔子藍的品質(zhì)有著重要影響10。

2.6.β-葡萄糖苷酶在纖維素降解中的應(yīng)用

關(guān)于纖維轉(zhuǎn)化為葡萄糖的作用機理，一般認為至少需要3種酶的參與：內(nèi)切1，4-葡聚糖酶、外切纖維二糖水解酶和β-葡萄糖苷酶。內(nèi)切葡聚糖酶和外切纖維二糖水解酶把纖維素降解成纖維二糖，它再被β-葡萄糖苷酶分解成葡萄糖11。而在纖維素酶系中β-葡萄糖苷酶含量少、活力低，成為纖維素酶解的瓶頸。植物纖維資源非常豐富，如果β-葡萄糖苷酶能夠在植物纖維的分解發(fā)酵中得到高效的利用，將對緩解資源緊缺做出重大貢獻。

2.7.其它應(yīng)用

植物中β-葡萄糖苷酶在防御害蟲方面有著非常重要的作用。它能分解植物中豐富的葡萄糖苷DIMBOAGlc（2-O-beta-D-glucopyranosyl-4-hydroxy-7- methoxy1-4-benzoxazi-3-one），釋放有毒的苷配基DIMBOA（2，4-hydroxy-7-methoxy1，4- benzoxazi-3-one），該化合物是植物體中防御食植動物和害蟲的主要化學(xué)物質(zhì)。

醫(yī)學(xué)中，β-葡萄糖苷酶在癌癥的診斷、治療中也發(fā)揮著重要作用12。

日用化工業(yè)中，利用β-葡萄糖苷酶的轉(zhuǎn)糖苷作用，可以生產(chǎn)非離子表面活性劑烷基糖苷13。

另外，根據(jù)β-葡萄糖苷酶的半乳糖酶活力還可將其應(yīng)用于乳品工業(yè)來分解乳糖，與其它酶協(xié)同作用生產(chǎn)葡萄糖與單細胞蛋白。

感謝河南省高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（項目編號：S201811517003）的資助。

參考文獻

[1]彭志英，食品生物技術(shù).中國輕工業(yè)出版社：1999.

[2]Gueguen，Y.；Chemardin，P.；Janbon，G.；Arnaud，A.；Galzy，P.，A Very Efficient β-Glucosidase Catalyst for the Hydrolysis of Flavor Precursors of Wines and Fruit Juices.Journal of Agricultural & Food Chemistry 1996，44（8）.

[3]孫愛東；葛毅強；倪元穎；閻紅；蔡同一，不同來源的增香酶酶解橙汁（皮）中鍵合態(tài)主要芳香物質(zhì)的效果分析.食品與發(fā)酵工業(yè) 2001，27（11），1-4.