陳金玲，楊 杰，魏 真,3,

（1.江蘇海洋大學，江蘇省海洋生物資源與環(huán)境重點實驗室，江蘇連云港 222005；2.江蘇省海洋生物產(chǎn)業(yè)技術協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇連云港 222005；3.江蘇省海洋資源開發(fā)研究院（連云港），江蘇連云港 222005）

α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶（alpha-L-arabinofuranosidase，α-L-AFase）歸屬于糖苷水解酶（glycoside hydrolases，GH）家族，主要催化阿拉伯糖聚合物中以α-（1,2）、α-（1,3）或α-（1,5）連接的阿拉伯呋喃糖基的水解，在阿拉伯木聚糖的生物降解及開發(fā)應用中極具研究價值[1-2]。此外，α-L-AFase 在食品加工、飼料研制和醫(yī)療保健等領域發(fā)揮著重要作用，例如用于改善果汁澄清度和葡萄酒風味、制備動物飼料和生物活性物質(zhì)等[3]。目前已報道多種微生物菌株能夠產(chǎn)生α-L-AFase，且越來越多的α-L-AFase 的基因被挖掘和鑒定。不同α-L-AFase 分布于多個糖苷水解酶家族，不同的結(jié)構(gòu)和催化機制致使該水解酶表現(xiàn)出不同的底物特異性[4]。至今為止研究者在α-L-AFase 的基因挖掘、表達純化、酶學性質(zhì)等方面已做了相關研究，并對其分子結(jié)構(gòu)和催化機制等作出分析，但是阿拉伯木聚糖的復雜結(jié)構(gòu)仍然限制了α-L-AFase 的應用范圍，不同來源和不同作用模式的α-L-AFase 需要協(xié)同其他水解酶共同降解復雜的阿拉伯木聚糖。因此，充分認識不同類型的α-L-AFase 對于該酶后續(xù)的性質(zhì)、分子改造及應用等研究具有重要意義。本文總結(jié)和分析了近年來α-L-AFase 的微生物來源、酶學特性與性質(zhì)改良、分子結(jié)構(gòu)與催化機制、與其他水解酶的協(xié)同作用以及該酶應用于食品、飼料、醫(yī)療保健等領域的研究進展，為推動后續(xù)α-LAFase 的基礎研究及應用提供參考。

1 α-L-AFase 的微生物來源

α-L-AFase 廣泛分布于細菌、真菌等微生物中，隨著對α-L-AFase 及其水解產(chǎn)物的需求不斷增大，對該酶的開發(fā)也隨之增多。多種細菌已被報道能夠產(chǎn)生α-L-AFase，例如Bacillus velezensis[5]、Anoxybacillus kestanbolensisAC26Sari[6]、Paenibacillussp.DG-22[7]、Streptomycessp.S9[8]、Clostridium thermocellum[9]、Pseudopedobacter saltans[10]、Geobacillus vulcaniGS90 等[11]，這些α-L-AFase 普遍分布于GH43或GH51 等糖苷水解酶家族中。最近研究者在常溫菌Bifidobacterium longum和嗜熱菌Caldicellulosiruptorsp.兩種細菌中鑒定到了α-L-AFase 的存在，同時這也是該酶分別在GH146 和GH159 家族中被發(fā)現(xiàn)[12-13]。這些新發(fā)現(xiàn)的α-L-AFase 不僅豐富了該酶的物種來源，而且擴展了糖苷水解酶家族的功能譜，對后續(xù)α-L-AFase 的研究提供了新的理論支持。與細菌來源的α-L-AFase 相比，多數(shù)真菌的α-L-AFase 產(chǎn)量較低，對真菌α-L-AFase 的研究也相對較少。目前發(fā)現(xiàn)的能夠產(chǎn)α-L-AFase 的真菌涵蓋子囊菌門和擔子菌門，例如Meripilus giganteus[14]、Aspergillussp.[15]、Penicillium subrubescens[16]、Penicillium chrysogenum[17]、Saccharomycopsis fibuligeraKJJ81 等[18]。此外，研究者在一些耐熱微生物中也發(fā)現(xiàn)了α-L-AFase 的存在，例如極端嗜熱細菌Caldicellulosiruptor saccharolyticus、Thermotoga petrophila和中溫真菌Eupenicillium parvum等[19-21]，這些微生物來源的酶具有良好的耐熱性質(zhì)，有利于研究者篩選和開發(fā)熱穩(wěn)定的α-L-AFase。

2 α-L-AFase 的酶學特性及性質(zhì)改良

2.1 α-L-AFase 的酶學特性

不同來源的α-L-AFase 的酶學性質(zhì)在分子量、最適反應條件及穩(wěn)定性等方面也表現(xiàn)出較大差異見表1。不同來源的α-L-AFase 的分子量差別較大，其最大差值達到約70 kDa。例如來自細菌Acremoniumsp.WCQ-6A 的α-L-AFase 分子量僅為42 kDa[22]，而來自真菌Aspergillus japonicus的α-LAFase 呈現(xiàn)出較大的分子量，約為113 kDa[23]；不同微生物來源的α-L-AFase 的最適pH 和溫度不同，細菌來源的α-L-AFase 的最適pH 多集中在5.5～6.0之間，而真菌來源的α-L-AFase 最適pH 范圍普遍較低，約為4.5～5.5；與真菌相比，來自細菌的α-LAFase 通常有著更高的最適作用溫度，特別是少數(shù)來源于極端細菌的α-L-AFase 的最適溫度可達到80～85 ℃；一些來源于極端微生物的α-L-AFase 表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性，在理論研究和工業(yè)化生產(chǎn)中均有重要價值。例如，Carvalho 等[11]發(fā)現(xiàn)一種雙功能β-木糖苷酶/α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶具有鹽穩(wěn)定性，它能夠在2.5 mol/L 氯化鈉中保留高達63%的活性，具備在高鹽或海水環(huán)境下降解木質(zhì)纖維素底物的潛力。一些具有良好熱穩(wěn)定性的α-L-AFase 也逐漸被分離出來，例如Surmeli 等[24]在G.vulcaniGS90 中分離出的α-L-AFase 的最適溫度達到70 ℃，且該酶在30～90 ℃溫度范圍內(nèi)均具有活性，而Saleh 等[19]在C.saccharolyticus中分離的α-L-AFase（CAX43）在70 ℃時的半衰期高達120 h，這些耐熱酶在需要高溫條件下進行的反應過程中尤為重要。隨著工業(yè)化生產(chǎn)對酶穩(wěn)定性的要求不斷提高，尋找具有生產(chǎn)潛力的優(yōu)質(zhì)α-L-AFase 逐漸成為研究的熱點和難點，這些性質(zhì)穩(wěn)定的α-L-AFase 在工業(yè)化應用中將會有良好的發(fā)展前景。

表1 不同微生物來源的α-L-AFase 的酶學性質(zhì)Table 1 Properties of α-L-AFases from different microbial sources

2.2 α-L-AFase 的性質(zhì)改良

α-L-AFase 在工業(yè)生產(chǎn)中的應用日趨廣泛，但多數(shù)天然α-L-AFase 在酶活力和穩(wěn)定性等方面還與實際需求存在著較大的差距。為了獲得更多具有優(yōu)良性質(zhì)的α-L-AFase，通常使用異源表達方法對活性酶進行重組表達和制備，并結(jié)合分子生物學和生物信息學等技術手段對野生酶進行分子結(jié)構(gòu)改造，以實現(xiàn)α-L-AFase 的性質(zhì)優(yōu)化。一般將編碼α-L-AFase 的基因連接到具有強啟動子的其他宿主的表達載體上進行異源表達，以獲得高產(chǎn)的α-L-AFase。用于表達外來基因的宿主通常為大腸桿菌、芽孢桿菌或釀酒酵母等。酵母菌，特別是畢赤酵母，通常被選為真核阿拉伯呋喃糖苷酶基因的宿主生物，而大腸桿菌常被用作表達原核阿拉伯呋喃糖苷酶基因的宿主生物。與真菌相比，細菌具有更快的生長速度，因而它們更容易被進行基因操作以用于改造α-L-AFase。

表2 為目前已被構(gòu)建的部分α-L-AFase 的基因工程菌特性。在酶活性優(yōu)化方面，通過構(gòu)建以大腸桿菌或畢赤酵母為宿主的基因工程菌成功提高了重組α-L-AFase 的酶活性：如Motta 等[35]將來自Trichoderma harzianum的具有Mg2+依賴性的α-L-AFase（ThABF）在大腸桿菌中表達，重組ThABF 的相對活性達到97%，且對對硝基苯-α-D-半乳糖苷（pNPG）的降解活性也有極大程度的提高。Huy 等[36]將源于Phanerochaete chrysosporium的具有木糖苷酶和α-L-AFase 活性的雙功能酶PcXyl 在畢赤酵母中進行表達，該酶的比活性達到1797 U/mg。在酶穩(wěn)定性提升方面，來自Pseudopedobactor saltans的α-LAFase（PsGH43_12）在大腸桿菌中表達后的性質(zhì)更為穩(wěn)定，重組的PsGH43_12 比野生酶在更為寬泛的pH 范圍（5～9）和溫度范圍（35～55 ℃）中均表現(xiàn)出活性[37]。另外，表達質(zhì)粒和宿主的選擇、表達的環(huán)境條件等因素也會影響酶的表達效果，在α-L-AFase 的基因工程菌構(gòu)建中可以進一步對以上因素進行優(yōu)化，以更好地提高酶的表達水平，實現(xiàn)酶學性質(zhì)的最佳改良效果。除了常規(guī)重組表達，近年來通過酶的定向進化也能夠改善酶的性質(zhì)，例如Surmeli 等[25]通過定向進化對源于G.vulcaniGS90 的α-L-AFase（GvAbf）進行分子改造，得到了活性高于野生酶的突變體GvAbf51和L307S，以及熱穩(wěn)定性高于野生酶的突變體GvAbf52，實現(xiàn)了α-L-AFase 的雙重酶學性質(zhì)改良。隨著生物信息學和計算生物學技術的不斷提高，利用定向突變和進化等輔助手段可以更高效的對天然α-L-AFase 作出設計和改造，實現(xiàn)α-LAFase 的性質(zhì)優(yōu)化也更加具有針對性。

表2 不同來源的α-L-AFase 的基因工程菌特性Table 2 Characteristics of α-L-AFases from different sources of genetic engineering bacteria

以上多種實驗表明，一些天然α-L-AFase 經(jīng)異源重組表達后，其活性有了不同程度的提高，酶學性質(zhì)也更加穩(wěn)定，這為后續(xù)優(yōu)質(zhì)α-L-AFase 的大規(guī)模生產(chǎn)及應用奠定了堅實的研究基礎。

3 α-L-AFase 的結(jié)構(gòu)與催化機制

結(jié)構(gòu)生物學的迅速發(fā)展使得越來越多α-LAFase 的空間結(jié)構(gòu)得以解析。深入探究α-L-AFase的結(jié)構(gòu)對理解該酶的反應機制具有重要意義，同時也便于后續(xù)提高對該酶功能預測的準確性，提高分子改造效率。

查閱碳水化合物活性酶數(shù)據(jù)庫（Carbohydrate-Active Enzymes Database，CAZy；www.cazy.org）得知，α-L-AFase 被劃分為GH2、GH3、GH43、GH51、GH54、GH62、GH146 和GH159 等多個糖苷水解酶家族，其中絕大多數(shù)家族酶的催化機制為保留型。此外，在GH5、GH10、GH93、GH127 等家族中也鑒定到了α-L-AFase 的存在，但它們的酶學性質(zhì)和結(jié)構(gòu)等信息還未被充分挖掘。GH2 家族的α-L-AFase 屬于糖苷水解酶家族的GH-A 家族，該家族成員的催化結(jié)構(gòu)域具有（β/α）8的三維結(jié)構(gòu)，通過保留機制切割α-L-阿拉伯呋喃糖苷鍵，且將谷氨酸作為其親核試劑和質(zhì)子供體[29]。GH3 家族與GH2 家族具有類似的催化機制，但是GH3 家族中的天冬氨酸為催化的親核試劑，谷氨酸為水解酶的催化質(zhì)子供體，組氨酸為磷酸化酶的催化質(zhì)子供體[4]。GH43 家族的α-L-AFase 主要催化阿拉伯木聚糖中阿拉伯糖側(cè)鏈的水解，其催化結(jié)構(gòu)域為五葉片的β-螺旋槳褶皺結(jié)構(gòu)，且分別以天冬氨酸和谷氨酸作為催化親核試劑和催化質(zhì)子供體采用反轉(zhuǎn)機制切割糖苷鍵[44]。此外，部分GH43 家族的α-L-AFase 還同時具有α-木糖苷酶和α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶活性[45]。對來源于GH51家族α-L-AFase 的圓二色譜圖分析顯示它們的催化結(jié)構(gòu)域具有（β/α）8桶狀結(jié)構(gòu)，其質(zhì)子供體和親核谷氨酸分別在β-4 和β-7 鏈上，通過雙置換機制水解糖苷鍵，同時保留異位構(gòu)型[25,46]。GH51 家族的極少數(shù)酶同時也具有內(nèi)切木聚糖酶活性[47]。根據(jù)圓二色譜圖，GH54 家族的α-L-AFase 與β-三明治折疊的B 族糖苷水解酶相似，其催化結(jié)構(gòu)域分別以谷氨酸和天冬氨酸作為親核殘基和質(zhì)子供體，采用保留機制進行催化作用[3]。首次被解析的GH62 家族的α-L-Afase 來源于真菌，也呈現(xiàn)出一個五葉片的β-螺旋槳褶皺的三維結(jié)構(gòu)類型，對阿拉伯糖具有絕對特異性[48]。屬于GH-F 家族的α-L-AFase 是GH62 家族的唯一一組酶，這些酶在釋放阿拉伯糖的同時，水解阿拉伯木聚糖中存在的單取代木糖殘基，作用于糖苷鍵的O-2 和O-3 位點[4,49]。近年來首次發(fā)現(xiàn)了來源于GH159家族的嗜熱α-L-AFase，該酶展示了較小的五葉片β-螺旋槳式的三維結(jié)構(gòu)，成為GH159 家族中首次被解析的具有阿拉伯呋喃糖苷水解酶活性的α-L-AFase[13]。

由此可以看出，α-L-AFase 的主要功能為切割α-L-阿拉伯呋喃糖苷鍵并去除α-L-阿拉伯糖取代基，但不同糖苷水解酶家族的α-L-AFase 的分子結(jié)構(gòu)和催化機制差異較大，顯示出不同α-L-AFase 在空間結(jié)構(gòu)與催化機制中的多樣性。隨著越來越多微生物來源的α-L-AFase 基因被挖掘和鑒定，對該酶結(jié)構(gòu)的認識也進入了飛速發(fā)展期。盡管到目前為止，眾多α-L-AFase 的結(jié)構(gòu)已被解析，但部分家族α-LAFase 的結(jié)構(gòu)特征尚未明確，未來α-L-AFase 是否存在更加多樣的催化機理仍有待探討。

4 α-L-AFase 與其他半纖維素水解酶的協(xié)同作用

前述對α-L-AFase 的性質(zhì)和催化機制的分析表明，α-L-AFase 的核心功能是去除阿拉伯木聚糖中的α-L-阿拉伯糖取代基，因而α-L-AFase 在半纖維素的生物降解及木質(zhì)纖維素的生物轉(zhuǎn)化中起到非常關鍵的作用。然而，阿拉伯木聚糖的結(jié)構(gòu)極為復雜，其高效酶解是由α-L-AFase、β-木聚糖酶、β-木糖苷酶等多種木聚糖降解酶共同作用的結(jié)果[2]。研究發(fā)現(xiàn)，復雜底物的高效降解離不開多種水解酶的協(xié)同作用，α-L-AFase 也具有與其他半纖維素水解酶協(xié)同降解阿拉伯木聚糖的性質(zhì)[26,50]。

α-L-AFase 這一獨特性質(zhì)使得研究者們越來越關注該酶與哪些水解酶類能夠起到協(xié)同作用，以及如何提高該酶與其他水解酶類的協(xié)同催化效率。已有實驗證實α-L-AFase 與阿拉伯糖苷酶、木聚糖酶、木糖苷酶等多種水解酶均能協(xié)同降解特定底物，并且使底物轉(zhuǎn)化率明顯提高：如Leschonski 等[51]對分別來源于Humicola insolens和Talaromyces pinophilus的阿拉伯呋喃糖苷酶HiABF43_36a 和TpABF43_36b 的協(xié)同作用進行研究，發(fā)現(xiàn)當以阿拉伯木聚糖為底物時，HiABF43_36a 與GH51 家族阿拉伯糖苷酶MgABF51 和GH62 家族阿拉伯糖苷酶PoABF62 共同作用產(chǎn)生了更多的單取代木糖基殘基，并多釋放了54%的阿拉伯糖，TpABF43_36b 與MgABF51、PoABF62 的協(xié)同作用導致底物多釋放了56%的阿拉伯糖。Puangpen 等[45]將來源于Paenibacillus curdlanolyticusB-6 中具有α-L-AFase 功能的蛋白PcAxy43B、PcAxy43A 與木聚糖酶Xyn10C 共同進行降解，發(fā)現(xiàn)三種酶對阿拉伯木聚糖的降解產(chǎn)物幾乎全部為阿拉伯糖和木糖，底物轉(zhuǎn)化率達到95.33%；同樣，將來源于E.parvum的α-L-AFase（EpABF62A）與一種GH10 家族木聚糖酶、GH43 家族β-D-木糖苷酶和GH67 家族α-葡萄糖醛酸酶共同作用于添加了纖維素酶的玉米芯糖化過程中，葡萄糖、木糖和阿拉伯糖的轉(zhuǎn)化率分別達到94.0%、91.8%和82.6%[21]。多種研究結(jié)果表明，與單一使用α-L-AFase 降解阿拉伯木聚糖相比，聯(lián)合使用多種半纖維素降解酶系能夠顯著提高底物的水解效率和底物轉(zhuǎn)化率。這種多種酶參與降解底物的模式不僅能夠降低底物的水解成本，而且有助于推動復雜底物的高值化利用。因此，構(gòu)建更加穩(wěn)定的α-L-AFase 協(xié)同降解酶系統(tǒng)成為當前推動和實現(xiàn)復雜底物降解的研究熱點。

5 α-L-AFase 的應用

半纖維素的完全生物轉(zhuǎn)化離不開α-L-AFase 的關鍵作用，因而α-L-AFase 逐漸成為農(nóng)業(yè)和工業(yè)等領域中富有潛力的工具酶之一。隨著基因工程和酶工程技術的發(fā)展，越來越多的酶制劑生產(chǎn)實現(xiàn)了純度高、生產(chǎn)成本降低和生產(chǎn)周期縮短等優(yōu)點，實際生產(chǎn)應用中對α-L-AFase 的需求也日益增加。α-L-AFase廣泛應用于提高面食制作質(zhì)量、果汁澄清、改善葡萄酒風味、提高飼料利用率和特殊藥物成分研制等領域，在食品加工、飼料和醫(yī)療保健等行業(yè)起到了舉足輕重的作用。

5.1 在發(fā)酵面食制作中的應用

小麥等農(nóng)作物的種子富含大量的阿拉伯木聚糖等半纖維素成分，同時也是面食類食品的主要來源。α-L-AFase 能夠與內(nèi)源小麥粉酶等水解酶共同將添加至小麥粉中的戊聚糖分解為游離態(tài)戊糖，從而提高酵母菌對糖類的利用率，在一定程度上促進面團發(fā)酵，同時改善發(fā)酵面食的質(zhì)地和口感[52-54]。Xue 等[54]將經(jīng)過來自Thermotoga marotima的木聚糖酶和α-L-AFase 處理后的麥麩添加至饅頭中，發(fā)現(xiàn)經(jīng)兩種酶處理后饅頭的抗延展性、軟化性、吸水性、延展性、穩(wěn)定時間、孔隙率和感官特性等均得到有效改善。Zhou 等[55]將T.marotima中 的α-L-AFase 與 來 自C.thermocellum的木聚糖結(jié)合結(jié)構(gòu)域（CtXBD6）融合，發(fā)現(xiàn)融合酶能夠提高對不溶性阿拉伯木聚糖底物的催化性能，并增加以小麥粉為原料的面包的比體積、粘結(jié)性和彈性。越來越多的α-L-AFase 將應用到發(fā)酵類面食的工業(yè)化制作之中，探究其合適配方、提高α-L-AFase 與其他水解酶的協(xié)同作用效率及健全食品的安全性評價制度將是未來值得思考的問題。

5.2 在果汁澄清中的應用

水果中富含大量的碳水化合物多糖，其中也不乏半纖維素的存在。多糖、蛋白質(zhì)等物質(zhì)在果汁儲存過程中容易形成沉淀，而α-L-AFase 與果膠酶能夠聯(lián)合用于果汁的澄清，其中α-L-AFase 用于水解半纖維素的阿拉伯糖側(cè)鏈，而果膠酶可以消化果膠材料[56-57]。鼠李半乳糖醛酸聚糖I 果膠是植物初代細胞壁的主要成分，在商業(yè)雞尾酒制作尤其是其中的果汁澄清工藝中難以消化，向其中添加Aspergillus aculeatinusO822 來源的α-L-AFase 可將果汁粘度降低70%，而且果汁的過濾流速和產(chǎn)量均得到一定提升[58]。彭程等[59]發(fā)現(xiàn)向葡萄柚汁中添加15 U/mL的來自Aspergillus niger的α-L-AFase 可將果汁澄清度提高15.18%，表明α-L-AFase 也可以對柑橘類果汁有明顯的澄清作用。因此，α-L-AFase 在提高果汁溶解度和澄清度、優(yōu)化果汁制作工藝等方面發(fā)揮著獨特的優(yōu)勢。

5.3 在釀酒工業(yè)領域的應用

除了在發(fā)酵面食制作及果汁澄清中具有重要作用，α-L-AFase 還可以應用到葡萄酒、啤酒等釀酒工業(yè)中，用以改善釀造工藝。研究表明，葡萄酒最重要的品質(zhì)是其特有的香氣，在釀酒過程中添加α-LAFase 能夠增加葡萄酒的風味，改善葡萄酒的品質(zhì)[60]。葡萄酒中絕大多數(shù)風味物質(zhì)是游離形式的單萜類化合物，然而葡萄酒中的大多數(shù)單萜烯與糖類結(jié)合后不具有香氣[61-63]，α-L-AFase 和β-D-吡喃葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶等水解酶的協(xié)同作用可以高效分解與單萜烯結(jié)合的糖類物質(zhì)，并釋放單萜烯以促進葡萄酒香味的形成[62,64]。例如Ravanal 等[65]從Penicillium purpurogenum中分離純化了一種α-LAFase（ABF3），并對同樣來源于該菌株的β-葡萄糖苷酶聯(lián)合應用于葡萄酒的風味增加進行了研究，發(fā)現(xiàn)兩種酶的共同作用比商業(yè)酶制劑釋放更多的萜烯類物質(zhì)并生成更高的香氣指數(shù)。此外，α-L-AFase 也能夠降解啤酒生產(chǎn)中用到的大麥麥芽的阿拉伯糖側(cè)鏈，同時促進其他水解酶對麥芽的分解，有效提高大麥麥芽汁的過濾速度，縮短啤酒的生產(chǎn)周期[66-67]。

5.4 在飼料領域的應用

作為能夠分解阿拉伯木聚糖的水解酶，α-LAFase 在動物飼料加工領域也頗有優(yōu)勢。阿拉伯木聚糖屬于半纖維素，能夠為動物提供重要的營養(yǎng)物質(zhì)并促進腸道蠕動，是多數(shù)食草類動物飼料的主要成分之一，然而很多食草動物由于自身不分泌分解半纖維素的酶而對飼料的吸收能力降低[68-70]。α-L-AFase能去除阿拉伯木聚糖中阿拉伯糖殘基的側(cè)鏈，因此在飼料生產(chǎn)過程中添加α-L-AFase 有助于提高半纖維素的利用率[71-72]。對肉雞飼料和一些雜糧混合飼料的研究表明，添加含有α-L-AFase 的飼料酶可以裂解飼料中阿拉伯木聚糖等一些聚合物之間的化學鍵，降低纖維類物質(zhì)在腸道中的粘度和有害作用，最終減少非淀粉多糖的營養(yǎng)抑制作用，提高動物對飼料營養(yǎng)成分的總消化率[73-74]。

5.5 在醫(yī)藥保健領域的應用

α-L-AFase 在醫(yī)藥保健領域的主要應用是參與制備生物活性物質(zhì)人參皂苷Rd 及功能性益生元。人參皂苷Rd 來源于人參，具有抗炎、保護神經(jīng)、抗氧化等多種特殊生物學活性，而人參皂苷Rc 為Rd 與α-L-阿拉伯呋喃糖苷鍵結(jié)合形成的糖苷[75-76]，因而可用α-L-AFase 水解人參皂苷Rc 上的α-L-阿拉伯呋喃糖苷殘基來制備獲得人參皂苷Rd[77-78]。據(jù)報道，多種微生物來源的α-L-AFase 都可以用于制備人參皂苷Rd，例如Bacillus subtilis、Thermotoga thermarum、C.saccharolyticus等[79-81]，其中多數(shù)α-L-AFase 表現(xiàn)出了良好的水解性能。此外，α-L-AFase還能夠高效地與木聚糖酶等水解酶協(xié)同降解玉米皮等農(nóng)副產(chǎn)物，產(chǎn)生具有益生元功能的木聚糖和阿拉伯低聚糖，為開發(fā)功能性保健食品提供了重要元素[82]。因此，α-L-AFase 在醫(yī)藥保健領域顯示出獨特的應用潛力和優(yōu)勢，為人類的健康與發(fā)展提供了一定幫助。

6 結(jié)論與展望

α-L-AFase 因其具有水解半纖維素中α-L-阿拉伯呋喃糖苷基的特性，在改良發(fā)酵面食、果汁、釀酒等食品加工工藝、提高動物飼料利用率、制備功能性保健品等領域都具有重要的應用前景。目前，研究者已對多種微生物來源的α-L-AFase 的酶學特性、結(jié)構(gòu)與催化機制、協(xié)同作用和應用等方面開展多樣化的研究，并在該酶的重組菌株構(gòu)建和表達等方面取得了重大突破，使酶的活性、耐熱性和穩(wěn)定性得到提高。在此背景下，如何獲得應用范圍廣泛、能高效發(fā)酵制備、靶向轉(zhuǎn)化和結(jié)構(gòu)修飾的新型α-L-AFase 將是未來的研究方向。然而，由于天然阿拉伯木聚糖底物的復雜性與多樣性，α-L-AFase 對不同類型底物的催化方式仍需進一步探索，研究如何提高α-LAFase 與其他水解酶之間的協(xié)同作用效率仍具有突破和創(chuàng)新的空間。此外，酶研究的一個重要基礎是闡明酶的結(jié)構(gòu)和功能，以探索其催化機制和分子修飾。面對天然阿拉伯木聚糖底物的多樣性，研究不同家族α-L-AFase 對于不同底物的位點識別和降解機制，探索基于α-L-AFase 的多酶復合催化系統(tǒng)，也成為實現(xiàn)α-L-AFase 高效應用的發(fā)展趨勢。