酶能够用于活性肽、低聚糖、活性糖苷类等化合物的生产。小肽类（2～7个氨基酸）化合物在人体吸收代谢中具有重要生理功能，如降血压肽（能够促使血管舒张，降低血压）、抗菌肽（Nisin，抑制细菌生长）等。活性肽的生产主要是通过采用专一性蛋白酶水解蛋白质来完成，通常选用的蛋白酶有胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶以及无花果蛋白酶等。各种功能性低聚糖（functional oligosaccharides），如低聚异麦芽糖（isomaltooligosaccharide）、低聚半乳糖（galactooligosaccharide）、低聚木糖（xylooligosaccharide）和低聚果糖（fructooligosacchairde）等由于不能被人体消化吸收，能够促进人体肠道内有益菌如双歧杆菌等的增殖，因此被认为是一类重要的益生元。目前，功能性低聚糖已作为一类重要的功能性食品配料，广泛应用于不同食品的生产中。大多数功能性低聚糖的生产需要相应酶的参与。其中，低聚木糖的生产主要是通过木聚糖酶（xylanase，EC 3.2.1.8）水解纤维质材料中的木聚糖成分来实现，国内已有公司实现了低聚木糖的产业化。低聚果糖的生产目前主要有两种方式。一种是以蔗糖为原料，采用果糖苷酶来催化合成。果糖苷酶（fructosidase，EC 3.2.1.26）的作用机制是酶首先将蔗糖水解成果糖和葡萄糖，然后再将果糖基转移至蔗糖上。另一种是采用菊糖酶（inulinase，EC 3.2.1.80）直接水解菊糖（来源于菊芋，果糖以β-1，2糖苷键连接的多糖）制备得到。

一些糖苷类化合物具有重要的生理功能，如大豆异黄酮等。大豆异黄酮具有预防癌症、骨质疏松症以及血胆固醇过多等功效。天然状态下的苷元型异黄酮（包括12种不同的化学结构）均带有葡萄糖残基，生理活性低于其对应的游离型异黄酮（去掉葡萄糖）。采用β-葡萄糖苷酶将苷元型异黄酮水解成游离型异黄酮配基就能明显提高其生理活性和可吸收性。

【应用实例】蛋清活性肽的酶法制备。

蛋清以优良的营养和生物学性质而为人们所熟知。作为天然蛋白源，蛋清的蛋白质含量占干重约90%，包括卵清蛋白（占蛋清蛋白的54%）、卵转铁蛋白（13%）、卵类黏蛋白（11%）、卵黏蛋白（3.5%）和溶菌酶（3.5%）。在蛋清的主要成分中，溶菌酶由于其潜在的抗微生物活性而广受关注，从蛋清蛋白中纯化获得溶菌酶的过程中会产生大量的蛋白副产物，因此，采用蛋白酶水解法将蛋清蛋白转化为具有生物活性的肽类具有重要的经济价值。以下是蛋清活性肽酶法制备的主要流程。

首先将蛋清蛋白副产物在90℃下保温10min使蛋白质变性，以1000U/g蛋白质的酶添加量向上述混合物中加入多种不同来源的蛋白酶，并在各自最适条件下（表9-1）水解6h，依据活性肽的收得率来确定选用何种蛋白酶。

表9-1 制备活性肽用不同类型蛋白酶及其作用参数

使用碱性蛋白酶、猕猴桃蛋白酶和铜绿假单胞菌所得的水解物多肽含量较高，其得率在14%～16%；使用胃蛋白酶、风味蛋白酶、H-9-3和TS2-9所得的多肽得率在10%左右；而通过复合蛋白酶和胰蛋白酶所得的多肽得率较小（均小于5%）。在所使用的9种蛋白酶中，胰蛋白酶对蛋清蛋白的水解多肽得率最小，这主要是由于蛋清蛋白中卵清蛋白在天然形式下具有胰蛋白酶水解作用耐受性。总体而言，不同蛋白酶水解蛋清蛋白副产物的效果不同，因此在制备多肽水解物时应首先选择适合的蛋白酶。

另一方面，蛋白酶的选择对蛋白水解物的生物活性也有较大影响。在本实例中，通过比较使用不同蛋白酶所获得的水解物之间ACE抑制活性的差异来进一步说明这种影响。胃蛋白酶和猕猴桃蛋白酶的抑制活性最高，其IC₅₀值为100μg/mL左右，显著低于其他水解物的IC₅₀值。在所有水解产物中，风味蛋白酶水解物的ACE抑制活性最低，其IC₅₀值最高，仅略小于水解前样品。其余水解产物的IC₅₀值在200～350μg/mL，表现出中等ACE抑制活性。综上所述，蛋白酶的选择对多肽水解物的制备及其功能活性存在显著影响。

【应用实例】低聚木糖的酶法制备。(www.daowen.com)

低聚木糖是指由2～7个木糖分子通过β-1，4-糖苷键连接而成的线性寡糖，是一种重要的益生元，具有许多生理功能。低聚木糖能够促进人体肠道益生菌的增殖，抑制腐败和有害菌的繁殖。此外，低聚木糖的有效用量是所有低聚糖中最低的，且自身没有能量，不能被人体消化吸收，可用于糖尿病人等特殊人群的食品中。低聚木糖制备的关键是选择特性优良的木聚糖酶。木聚糖酶是一类重要的糖苷键水解酶，它能够将植物中第二大组分半纤维素中的木聚糖水解为低聚木糖。

编者所在的实验室经过多年的研究开发出了耐热木聚糖酶酶法制备低聚木糖关键技术。选育了多种嗜热真菌耐热木聚糖酶，其中嗜热棉毛菌工业化产木聚糖酶水平高达7000U/mL以上，为文献所见微生物产木聚糖酶的最高水平，并构建分泌表达的工程菌，大幅度提高了木聚糖酶的产量（50000U/mL以上），所产木聚糖酶是真菌中最耐热的木聚糖酶，比商业化木聚糖酶耐热温度高15～20℃。采用耐热木聚糖酶水解玉米芯制备得到了高纯度低聚木糖，产品中木二糖和木三糖占总糖的65%以上（图9-11）。

图9-11 耐热木聚糖酶水解玉米芯木聚糖水解产物TLC图

【应用实例】大豆异黄酮的酶法转化。

异黄酮是一类含有二苯基的物质，主要集中于豆科植物中。大豆异黄酮有12种不同的化学结构，包括三种糖苷配基型（大豆苷、黄豆黄苷、染料木苷）及其对应的游离型异黄酮（Kudou等，1991）。由于大豆异黄酮具有预防癌症、骨质疏松症以及血胆固醇过多等功效，受到了研究者的广泛关注（Setchell等，2002）。游离型大豆异黄酮和苷元型大豆异黄酮的生物活性是不同的，大豆异黄酮在人体内的吸收首先需要将苷元型异黄酮降解为游离型异黄酮。许多研究表明，游离型大豆异黄酮由于可直接被吸收，因此其许多生物学活性比苷元型异黄酮更强（Otieno和Shah，2007）。

采用β-葡萄糖苷酶将糖苷型大豆异黄酮结构上的葡萄糖基去除以提高大豆异黄酮生理活性是一种非常有效的方法。Pandjaitan等（2000）利用杏仁β-葡萄糖苷酶处理大豆蛋白浓缩物，将大部分苷元型异黄酮转化为游离型异黄酮。Chuankhayan等（2007）比较了分别来源于豆类Dalbergia cochinchinensis和Dalbergia nigrescens的两种β-葡萄糖苷酶水解大豆苷元型异黄酮的性能。编者课题组（2009）从嗜热拟青霉J18发酵液中分离得到一种β-葡萄糖苷酶，并研究了该酶在大豆异黄酮转化中的应用，发现该酶能够将大豆粉及大豆胚芽甲醇提取的苷元型异黄酮水解成对应的游离配基型异黄酮，水解4h后大豆苷、黄豆黄苷和染料木苷的转化率均达到90%以上，而商用杏仁β-葡萄糖苷酶水解4h后大豆苷、黄豆黄苷和染料木苷的转化率为40%～50%。水解使大豆提取物中三种游离型异黄酮的含量分别提高了13倍和14.1倍（图9-12）。

图9-12 β-葡萄糖苷酶水解大豆异黄酮水解HPLC图

（1）标准品（2）豆粉提取异黄酮（3）豆粉提取异黄酮加葡萄糖苷酶水解4h后（4）大豆胚芽提取物（5）大豆胚芽提取物加葡萄糖苷酶水解4h后