双糖基转移酶组合生物转化瑞鲍迪苷D类似物(RDLC)的特性研究及其在食品工业中的应用潜力

为解决瑞鲍迪苷D(RD)水溶性差限制其食品应用的问题，研究人员创新性地组合α-糖基转移酶与β-糖基转移酶(UGT91D2)，成功合成新型瑞鲍迪苷D类似物(RDLC)。该化合物水溶性提升40倍，在120℃和pH2-10条件下保持稳定，且葡萄糖生成率较酶改性甜菊糖(EMS)降低3.52倍，为开发高稳定性低热量甜味剂提供新策略。

　　

论文解读
在追求健康饮食的浪潮中，甜菊糖苷作为零热量天然甜味剂备受青睐，但其主要成分瑞鲍迪苷D(RD)却因水溶性差（仅为0.1 g/L）和高温易分解的特性，在食品工业应用中遭遇瓶颈。更棘手的是，传统酶法改性产物如CGTase（环糊精葡萄糖基转移酶）修饰的甜菊糖(EMS)虽能提升溶解度，却因随机连接多达20个葡萄糖分子导致热量激增和纯度下降。如何精准控制糖基化程度，既保留RD低苦味的优势，又突破其物化性质限制，成为国际食品科学界亟待破解的难题。

针对这一挑战，来自韩国的研究团队独辟蹊径，提出"双酶分步糖基化"的创新策略。他们首先利用明串珠菌(Leuconostoc citreum)来源的α-糖基转移酶将甜菊苷(ST)转化为瑞鲍迪苷A类似物(RALC)，再通过植物来源的UDP-糖基转移酶UGT91D2引入β-糖苷键，最终获得结构明确的瑞鲍迪苷D类似物(RDLC)。这种级联反应不仅实现糖基数量的精确控制（仅增加2个葡萄糖单元），更创造出同时含α-1,4和β-1,2糖苷键的独特分子架构。

研究团队采用HPLC（高效液相色谱）和MPLC（中压液相色谱）完成产物的分离纯化，通过MS（质谱）和NMR（核磁共振）解析证实RDLC与RD具有相同的分子量（804 Da）和核心结构，差异仅在于C-13位新增的α-葡萄糖单元。稳定性测试显示，RDLC在25℃储存30天后保留率超过95%，在120℃高温或pH2-10的极端条件下均未发生降解，显著优于传统甜菊糖苷。更令人振奋的是，其水溶性达到4.0 g/L，较天然RD提升40倍，且在大鼠肠道酶解实验中葡萄糖释放速率较EMS降低72%，证实其"低升糖"特性。

关键实验技术
研究采用双酶分步催化体系：①以ST为底物，利用L. citreum KM20菌株的α-糖基转移酶合成RALC；②以UDP-葡萄糖为供体，UGT91D2催化RALC生成RDLC。通过HPLC监测转化率，MPLC C₁₈柱纯化产物，HR-MS和2D-NMR（包括¹H-¹³C HSQC和HMBC）进行结构鉴定。稳定性测试涵盖温度（25-120℃）、pH（2-10）和模拟胃肠液处理，采用RIAP（大鼠肠道丙酮粉）评估葡萄糖生成率。

研究结果

1. RALC的制备与表征
   ST经α-糖基转移酶催化生成RALC，转化率达56%，HPLC纯度92%。MS显示其分子量比ST增加162 Da（对应1个葡萄糖单元），NMR证实新增α-1,4糖苷键位于C-13位。

2. RDLC的合成与结构解析
   UGT91D2在RALC的C-2'位引入β-葡萄糖，最终产物经HR-MS确定分子式为C₃₈H₆₀O₁₈，2D-NMR揭示其具有独特的α-1,4/β-1,2双糖苷键构型。

3. 物化性质评估
   溶解度测试显示RDLC（4.0 g/L）显著高于RD（0.1 g/L）和RA（1.2 g/L）。热稳定性实验中，120℃处理2小时后RDLC保留率＞98%，而RA和ST分别降解15%和22%。

4. 生物学特性
   在碳酸饮料体系中，RDLC的降解半衰期较ST延长3倍；体外消化实验显示其葡萄糖释放速率（0.12 mmol/h）仅为EMS（0.42 mmol/h）的28.6%。

结论与意义
该研究首次实现两种糖基转移酶的协同应用，创造出兼具高溶解性、低热量和优异加工稳定性的新型甜味剂RDLC。其创新性体现在：①突破传统单酶改性随机糖基化的局限，实现糖链结构的精准调控；②通过α/β糖苷键组合策略，同时解决溶解度和代谢稳定性难题；③为其他植物糖苷的定向改造提供范式。这项发表于《Food Chemistry》的成果，不仅为功能性食品开发提供理想甜味剂候选，更开辟了糖基化工程在食品分子设计中的新路径。