新科院士金征宇团队利用新型GtfB酶修饰颗粒玉米淀粉

近年以来，“抗性淀粉”的概念开始在糖尿病患者与减肥人群中风靡。这种淀粉就像膳食纤维一样难以被身体吸收，但是吃了还能增加饱腹感，因此成为了减肥的好帮手。此外，抗性淀粉还有控制血糖、调整血脂、维护肠道健康等功效，特别适合中老年人食用。

1 月 17 日，江南大学食品学院教授、中国工程院院士金征宇及其团队发表最新研究。该团队筛选出一种新型 GtfB 酶 WcMBF8-1 GTfB，其表现出非典型的 4,6-α-葡聚糖转移酶活性，并且能够催化裂解淀粉样底物中的 (α1 → 4)-键，继而合成具有 (α1 → 6) 线性结构和 (α1 → 4,6) 分支点的支链结构。

进一步试验结果表明，经 WcMBF8-1 GTfB 改性的颗粒玉米淀粉的缓慢消化淀粉和抗性淀粉总含量增加了6.7%。这些发现将为未来的食品加工等领域提供更多动力。

研究论文Exploring a GtfB-Type 4,6-α-Glucanotransferase to Synthesize the (α1 → 6) Linkages in Linear Chain and Branching Points from Amylose and Enhance the Functional Property of Granular Corn Starches已发表于Journal of Agricultural and Food Chemistry期刊。

金征宇是中国食品科学与工程领域著名学者，深耕淀粉深加工领域已有 30 余年。他在淀粉深加工基础研究、新产品开发及装备工程化等多个领域均有突出成果，目前于江南大学任食品学院博士研究生导师。2023 年 11 月，金征宇当选中国工程院院士。

（来源：Journal of Agricultural and Food Chemistry）

作为糖苷水解酶家族 70（GH70）的亚家族之一，人们已经发现 GTfB 型 α-葡聚糖转移酶可以利用淀粉样底物进行微生物制造。另一方面，由于天然淀粉具有易老化、抗剪切性差等固有问题，因此研究者开始尝试利用 α-葡聚糖转移酶修饰天然淀粉，以改善其性质和功能，从而实现更广泛的工业应用。

本次研究中，研究团队首先筛选出来自Weissella conusaMBF8-1 菌株的新型 WcMBF8-1 GtfB，继而对该酶与其产物进行了生化表征，包括底物和产物的特异性结构分析。

与其他 GTfB 酶相比，WcMBF8-1 GtfB 在基序 I–IV 中表现出高度保守性，但其在几个底物结合残基中具有独特的变异。例如其在 1139 号位的 QR-AN 序列，与 GtfC 或 GtfD 酶所表现的 QE-KN 或 QE-HN 都不同。研究者猜测，这种独特的序列特征可能使 WcMBF8-1 GtfB 产生新颖的反应及产物。

从结构上看，WcMBF8-1 GTfB 具有与其他 GH70 酶类似的“U 形”结构，并且由于 loopA1 和 loopB 较短，其活性中心也更加开放。

▲图丨WcMBF8-1 GTfB 及其同源物的结构分析和比较（来源：Journal of Agricultural and Food Chemistry）

根据其 α-葡聚糖产物结构表征结果来看，WcMBF8-1 GtfB 表现出非典型的 4,6-α-葡聚糖转移酶活性，并且能够合成具有 (α1→6) 线性结构和 (α1→4,6) 分支点的支链 α-葡聚糖，而不是像大多数典型 GtfB 酶产生线性结构产物。

在此之后，研究团队利用 WcMBF8-1 GTfB 对颗粒玉米淀粉进行改性，从而初步探索酶处理对于颗粒玉米淀粉分子结构和体外消化率的影响。

结果显示，修饰产物中 (α1→6) 结构比例与反应前相比略有增加，这表明 WcMBF8-1 GTfB 在针对于颗粒玉米淀粉的修饰过程中表现出水解酶/转葡萄糖基酶活性。而修饰后的颗粒玉米淀粉中，缓慢消化淀粉（SDS）和抗性淀粉（RS）的总含量从 20.1% 增加到 26.8%。

▲图丨WcMBF8-1 GTfB 修饰前后颗粒玉米淀粉体外消化功能特性分析（来源：Journal of Agricultural and Food Chemistry）

根据体外消化动力学曲线拟合结果，修饰后的颗粒玉米淀粉水解程度相对较低，且水解速率显著降低。这就说明，修饰后的样品在耐消化性方面表现出一定的增强，从而为该酶应用于新型耐消化淀粉的合成提供了坚实的理论基础。

总体而言，该项研究报告了来自W. confusaMBF8-1 的新型 α-葡聚糖转移酶的鉴定和生化特征，这些发现可能促进对 GtfB 亚家族中反应和产物特异性决定因素的进一步了解，为淀粉合成新型膳食纤维提供了广阔的前景。

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