基于双酶级联催化从蔗糖定向合成高α-1,6键占比的缓释型α-葡聚糖及其血糖调控机制研究

为解决传统淀粉基碳水化合物消化过快导致的餐后血糖波动问题，韩国研究人员创新性地采用来自Neisseria polysaccharea的淀粉蔗糖酶（NpAS）与Streptococcus thermophilus的4,6-α葡聚糖转移酶（St4,6-αGT）构建双酶体系，以蔗糖为底物通过"自下而上"法合成α-1,6键占比达23.5%的定制化α-葡聚糖。该产物在体外α-葡萄糖苷酶水解实验中显示缓释特性，小鼠实验证实其能显著（p<0.05）降低血糖峰值，为开发功能性控糖食品原料提供了新策略。

　　

在现代饮食结构中，精制碳水化合物引发的餐后血糖飙升已成为肥胖和2型糖尿病的重要诱因。传统淀粉分子中α-1,4键占主导，易被α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶快速水解，而α-1,6键因异麦芽糖酶水解效率较低具有缓释特性。当前通过糖原分支酶（GBE）等"自上而下"改性淀粉的方法存在能耗高（需糊化处理）、α-1,6键引入率有限（<10%）等瓶颈。

韩国基础科学研究院（Korea Basic Science Institute）的Byung-Hoo Lee团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表研究，开创性地采用淀粉蔗糖酶（Amylosucrase, AS）与4,6-α葡聚糖转移酶（4,6-α-glucanotransferase, 4,6-αGT）双酶系统，以无需糊化的蔗糖为底物，通过"自下而上"合成策略制备出α-1,6键占比高达23.5%的定制化α-葡聚糖。关键技术包括：①优化NpAS与St4,6-αGT酶浓度比实现分子量（2.6×10³-1.2×10⁴ Da）精确控制；②通过部分甲基化醛醇乙酸酯（PMAA）分析和高效阴离子交换色谱（HPAEC）表征键型比例；③采用大鼠肠丙酮粉（RIAP）提取α-葡萄糖苷酶进行体外消化模拟；④建立小鼠模型评估餐后血糖曲线。

【Production of α-glucans】

酶反应体系在0.1 U/mL St4,6-αGT时获得最高产率（29.0%），但随酶浓度提升至10 U/mL，因过度分支导致溶解度下降（产率12.6%）。核磁共振分析显示α-1,6键比例与St4,6-αGT浓度呈正相关（14.2-23.5%），同时α-极限糊精（α-LDx）占比提升至69.2%。

【In vitro digestibility】

体外消化实验表明，含23.5% α-1,6键的产物在人胰腺α-淀粉酶（HPA）和肠α-葡萄糖苷酶作用下，水解速率较对照组降低42%，证实其缓释特性源于异麦芽糖酶对α-1,6键的低效水解。

【In vivo glycemic response】

小鼠实验中，改性α-葡聚糖组血糖峰值较葡萄糖对照组显著降低（p<0.05），且血糖曲线下面积（AUC）减少31%，证明其能有效延缓葡萄糖吸收。

该研究突破性地将Reuteran型α-葡聚糖合成路径工业化瓶颈，相比传统淀粉改性工艺节能35%（省去糊化步骤）。所获产物兼具缓慢消化特性与高水溶性，既能通过回肠刹车机制调控饱腹感，又可作为益生元促进肠道菌群平衡。这种"一石三鸟"（控血糖、延饱腹、调菌群）的特性使其在功能性食品和特医食品领域具有广阔应用前景，为代谢综合征防控提供了全新的碳水化合物解决方案。