《Applied Microbiology and Biotechnology》：Enzymatic galactosylation of phenolic compounds by permeabilized cells of Pantoea anthophila
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本研究针对酚类化合物水溶性差、生物利用度低的问题，利用Pantoea anthophila菌株的透性化细胞（PAPC）作为生物催化剂，以乳糖为廉价底物，实现了对葛根素、根皮苷等酚类化合物的高效酶促半乳糖苷化。结果表明，PAPC对多种酚类表现出高催化杂泛性，成功合成了单半乳糖苷和二半乳糖苷，并通过NMR确证了β-D-(1→6)葛根素单半乳糖苷的结构。该研究为开发水溶性增强、生物活性提升的酚类衍生物提供了绿色合成路径，在功能性食品和药物开发中具有应用潜力。
酚类化合物是植物中含量最丰富的次生代谢产物，具有抗氧化、抗炎、抗病毒等多种生物活性，然而其水溶性差、稳定性低的问题严重限制了其在营养保健品和口服药物中的应用。如何通过绿色高效的方法提升酚类化合物的溶解性与生物利用度，成为当前研究的热点。传统化学糖基化方法步骤繁琐且产生有毒副产物，而酶法合成因其环境友好性和高区域选择性展现出独特优势。在这一背景下，研究人员将目光投向微生物来源的糖苷水解酶（Glycoside-Hydrolase, GH），尤其是能够以廉价乳糖为底物的β-半乳糖苷酶。
本研究首次评估了源自墨西哥传统发酵饮料“Tejuino”的Pantoea anthophila菌株（BI-55.2和BI-69.1）透性化细胞（Permeabilized Cells of Pantoea anthophila, PAPC）在酚类化合物半乳糖苷化中的应用。研究人员选取了包括没食子酸、咖啡酸、儿茶素、根皮苷、葛根素和芒果苷在内的六种结构多样的酚类化合物作为糖基受体，以乳糖为半乳糖供体，在50°C、pH 7.0条件下反应24小时，通过HPLC-UV分析转化率。结果表明，PAPC对葛根素和根皮苷的转化率最高（分别达53.3%和41.8%），且菌株BI-69.1的催化效率普遍高于BI-55.2。值得注意的是，PAPC展现出显著的催化杂泛性，对多数酚类化合物可生成3至7种不同的半乳糖苷衍生物。
关键技术方法概述
研究采用乙醇透性化处理菌体细胞作为生物催化剂，以邻硝基苯基-β-D-半乳糖吡喃糖苷（oNPG）测定β-半乳糖苷酶活性。酚类化合物的半乳糖苷化反应在磷酸盐缓冲体系中进行，产物通过HPLC-UV定量转化率，利用UPLC-ESI-QTof-MS鉴定半乳糖苷的分子量与糖基化程度，并通过制备型闪式色谱分离主要产物，最终经核磁共振（NMR）技术（包括1H NMR、13C NMR、COSY、HMQC、HMBC）解析其精确化学结构。
半乳糖苷合成谱分析
通过HPLC-UV时间进程分析发现，PAPC BI-69.1在葛根素和根皮苷上分别生成5种和7种半乳糖苷产物。其中，葛根素半乳糖苷4（G-Pu4）为主要产物，而根皮苷半乳糖苷7（G-Ph7）在反应前期积累后可能作为前体进一步转化为G-Ph4，提示存在半乳糖链延伸现象。
质谱鉴定半乳糖苷类型
UPLC-ESI-QTof-MS分析证实，PAPC BI-69.1能以葛根素和根皮苷为受体合成单半乳糖苷（m/z分别为577.12和597.13）和二半乳糖苷（m/z分别为739.08和759.10）。这表明该β-半乳糖苷酶具备罕见的聚合能力，能够以单半乳糖苷为起点延伸半乳糖链，此为酚类化合物酶促半乳糖苷化中的首次报道。
葛根素半乳糖苷结构解析
对主要产物葛根素半乳糖苷（G-Pu4）的NMR分析显示，其13C NMR中半乳糖的C1″信号位移至103.8 ppm（自由半乳糖为92.6 ppm），而葛根素葡萄糖基的C6″信号从61.4 ppm移至69.2 ppm。通过HMQC和HMBC谱图验证，半乳糖通过β-(1→6)糖苷键连接在葛根素的葡萄糖基C6″位上，结构被明确为β-D-(1→6)-葛根素单半乳糖苷。
结论与意义
本研究首次证实Pantoea anthophila透性化细胞能够高效催化结构多样的酚类化合物半乳糖苷化，尤其对天然含葡萄糖基的酚类（如葛根素、根皮苷）具有高转化率。该生物催化剂不仅表现出广泛的底物杂泛性，还能实现半乳糖链的延伸，突破了传统β-半乳糖苷酶仅生成单半乳糖苷的局限。结构明确的β-D-(1→6)葛根素半乳糖苷为开发水溶性增强、生物活性优化的酚类衍生物提供了新分子实体。该策略利用廉价乳糖为底物，避免了昂贵UDP-半乳糖的使用，为绿色合成功能性酚类半乳糖苷提供了可行路径，在食品、医药领域具有重要应用前景。
