利用β-葡萄糖苷酶Smbgl3在定制的深共晶溶剂缓冲系统中实现高价值人参皂苷F2的绿色生物制造

《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》：Green Biomanufacturing of High-Value Ginsenoside F2 Using β-Glucosidase Smbgl3 in a Tailored Deep Eutectic Solvent-Containing Buffer System

从人参根际土壤中分离的Stenotrophomonas maltophilia ITMNM-1克隆β-葡糖苷酶Smbgl3，催化Rb1水解生成F2转化率提升至82.44%，深共晶溶剂体系效率达0.2142 g/L·h。

　　

与主要皂苷Rb1相比，其转化产物F2具有更好的生物利用度和药理活性。虽然将Rb1通过酶法转化为F2是一种重要的制备方法，但该方法存在副产物生成量大和转化效率低等挑战。本研究从五加根际土壤中分离出了能够转化Rb1的Stenotrophomonas maltophilia菌株ITMNM-1，并从该细菌中克隆了一个新的β-葡萄糖苷酶基因。水解模式实验表明，Smbgl3属于I型皂苷酶，能够特异性地切割原人参二醇型皂苷中C3和C20位置的β-(1→2)/β-(1→6)糖苷键。为了优化Smbgl3的催化性能，我们开发了一种新型深共晶溶剂(DES)系统，该系统采用2:1（摩尔/摩尔）的甜菜碱与乙二醇比例。在这种定制的含DES缓冲体系中，F2的转化率从56.24%提高到了82.44%，产率为0.2142克/升·小时。Smbgl3是目前报道中用于Rb1到F2生物转化性能最佳的酶，这凸显了其在工业应用中的巨大潜力。本研究克服了多酶级联系统和传统缓冲体系的局限性，为高价值皂苷F2的绿色生产提供了一种高效且环保的方法。