酵母是一类重要的食品资源，其细胞中包含大量的蛋白质、多糖等高附加值组分，实现烘焙、酿酒与发酵等领域废弃酵母资源化利用具有重要的意义。β-葡聚糖和甘露糖蛋白是酵母细胞壁的重要组成成分，具有重要的免疫调节能力，同时甘露糖蛋白被视为新型乳化剂。目前，商业化酵母β-葡聚糖主要为Glucan300等，用于机体免疫调节，商业化甘露糖蛋白主要为MF、MS和MP等，主要用做酒类添加剂。目前商业化酵母β-葡聚糖和甘露糖蛋白主要通过物理化学法进行制备，同时还涉及β-1,3-葡聚糖酶和蛋白酶等酶法水解。然而，以上过程均存在制备效率低、结构不均一等问题。因此，建立高效温和的制备方法，保持多糖结构完整性和生物活性至关重要。
酵母细胞壁主要由外层甘露糖蛋白和内层β-1,3-葡聚糖与β-1,6-葡聚糖组成的致密网状结构组成。菠菜资源网崔中利教授课题组前期研究发现，黏细菌来源的一种外膜型β-1,6-葡聚糖酶GluM能够专一性破坏酵母细胞壁中的β-1,6-葡聚糖组分，进而导致细胞壁刚性结构变为松散的丝状结构（Biol Control, 2017; ISME J, 2019）。在此基础上，课题组利用外膜型β-1,6-葡聚糖酶GluM高效的细胞壁分解能力，建立了基于GluM的酵母葡聚糖BYG和甘露糖蛋白MP112的新型全酶法制备工艺，并对功能糖的作用机制和应用性开展系统的研究。小鼠结肠炎模型结果发现，具有特殊螺旋空间结构的BYG能够显著增加机体的免疫力，优于商业化的Glucan300，而利用MP112所制备的甘露糖蛋白乳化液显著提高肌原纤维蛋白复合凝胶特性，具有良好的乳化稳定性。
本研究在酵母深加工领域首次建立了基于β-1,6-葡聚糖酶的酵母葡聚糖和甘露糖蛋白制备工艺，评估了酵母功能糖作为机体免疫调节剂和食品乳化剂的应用潜力。相关研究成果以“Yeast β-1,3-glucan production by an outer membrane β-1,6-glucanase: process optimization, structural characterization and immunomodulatory activity”和“Structural characterization and emulsifier property of yeast mannoprotein enzymatically prepared with a β-1,6-glucanase”分别发表在Food & Function和LWT-Food Science and Technology上，研究内容已获得国家授权发明专利（ZL201910220003.9）。已毕业研究生乔燕博士为论文的第一作者，崔中利教授和课题组李周坤副教授为论文的通讯作者。研究成果得到了国家自然科学基金和江苏省现代农业等项目资助。
淀粉和木聚糖是自然界中最为丰度的多糖之一，也是重要的食品糖，如何改善食品中糖的品质和营养价值是食品加工领域面临的重要问题。利用酶法对淀粉和木聚糖等进行结构修饰和转化是一种重要的方法，在此基础上研究者已开发了相应的淀粉酶和木聚糖酶酶制剂。然而，现有的商业化酶制剂主要被国外大型酶制剂公司所垄断，且存在产品结构和应用场景单一等问题。因此，具有自主知识产权且性能优良的新型酶资源挖掘与利用至关重要。
崔中利教授课题组前期以建立的野生型黏细菌种质资源库为基础，利用黏细菌所具有的生物质转化能力，鉴定获得一系列具有自主知识产权的新型糖苷水解酶类，包括β-1,6-葡聚糖酶（ZL201510816987.9; ZL201910220003.9）、麦芽六糖淀粉酶（AEM, 2015; LWT, 2021; ZL201310043628.5）、麦芽糖淀粉酶（AEM, 2018; Int J Biol Macromol, 2020; ZL201610158814.7）、淀粉脱支酶（Int J Biol Macromol, 2017; ZL201610368731.0）以及淀粉分支酶（J Agric Food Chem, 2022; Int J Biol Macromol, 2021; ZL201911127851）等。在此基础上，课题组近期发现了一种具有耐冷特性的木聚糖酶，表现出高效的木聚糖转化能力，多组分分析和烘焙结果发现，木聚糖酶能够调控面粉中木聚糖-水-蛋白间相互作用，进而改善面包的品质、延长货架期，研究成果以“A novel cold-active GH8 xylanase from cellulolytic myxobacterium and its application in food industry”发表在Food Chemistry上，已毕业硕士研究生李旭和在读博士研究生张蕾为论文的共同第一作者，课题组李周坤副教授为论文的通讯作者，农学院姜东教授课题组为部分研究开展提供了帮助。
同时，课题组前期发现珊瑚球菌来源的麦芽六糖淀粉酶AmyM具有高效的生淀粉水解活性（Zhang et al., LWT-Food Science and Technology, 2021）。在此基础上，菠菜资源网崔中利教授课题组与农学院姜东教授课题组合作，对淀粉酶AmyM及其突变体在不同类型小麦烘焙中的机理和应用性进行系统评估，发现AmyM能够改变淀粉分子特性和结晶区结构，促进分子链重排和水分迁移，在延长面包货架期的同时，能够提高面包中抗性淀粉含量，进而改善面制品的品质。研究成果以“Comparative study on bread-making quality and starch digestibility of normal and waxy wheat (Triticum aestivum L.) modified by maltohaxaoase producing α-amylases: Physicochemical evolution of starches during bread making”发表在Food Research International上，农学院博士研究生杨涛为论文的第一作者，菠菜资源网博士研究生钟玲丽参与相关研究，菠菜资源网李周坤副教授（崔中利教授课题组）和农学院周琴教授（姜东教授课题组）为论文的共同通讯作者。该结果对于淀粉基食品营养调控具有重要的意义。研究成果得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划等项目资助。
此外，课题组以捕食性黏细菌珊瑚球菌EGB为基础，发现了一种同时具有水解和转糖基活性的新型淀粉分支酶，具有高效的淀粉侧链修饰能力，能够显著改善淀粉分子结构，提高淀粉中抗性淀粉含量。研究成果以“ Glycogen Branching Enzyme with a Novel Chain Transfer Mode Derived from Corallococcus sp. Strain EGB and Its Potential Applications”发表在J Agric Food Chem上，课题组叶现丰副研究员为论文的第一作者，崔中利教授和江西农业大学王飞副教授为论文的共同通讯作者。研究成果得到了国家自然科学基金等项目资助。
编辑：李周坤
校对：崔中利
审核：陈熙
