《Current Opinion in Biotechnology》：Enzymatic tailoring of prebiotic oligosaccharides, flavonoids, and terpenoids for enhanced physiological effects
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•酶引导的定制可实现功能性成分的精确设计。•益生元低聚糖可进行定制以实现可控的DP分布。•酶法修饰可增强黄酮类和萜类化合物的功能。•酶工程可提高选择性、稳健性和工艺性能。•构效关系指导酶促精密食品设计。引言功能食品通常指在制造过程中通过生物活性成分或益生菌整合到食品基质中，从
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酶引导的定制可实现功能性成分的精确设计。
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益生元低聚糖可进行定制以实现可控的DP分布。
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酶法修饰可增强黄酮类和萜类化合物的功能。
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酶工程可提高选择性、稳健性和工艺性能。
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构效关系指导酶促精密食品设计。
引言
功能食品通常指在制造过程中通过生物活性成分或益生菌整合到食品基质中，从而在基本营养功能之外发挥有益生理作用的食品[1]。近期开发的功能食品与精准营养（PN）理念相符，该理念通过考虑代谢反应、肠道菌群和生活方式因素等方面存在的显著个体间差异来强调个性化健康[2]。在此背景下，本文所定义的精准功能食品（PFF）旨在利用多学科技术——包括多组学、微生物组分析和人工智能（AI）——以及利用合适酶的生物催化来提供个性化的营养干预。
为了实现个性化医疗健康，开发结构明确的功能性食品成分至关重要，因为细微的结构变化会影响生物功能。例如，具有相同主链的益生元低聚糖（OSs）由于其聚合度（DP）以及侧链取代基的数量、类型和模式不同，会被肠道菌群差异性利用，从而影响微生物组成、代谢产物及相关健康效益[3]。对于植物来源的生物活性物质（如黄酮类和萜类化合物），通过糖基化、甲基化、酰基化或其他修饰引起的化学基团的微小变化会导致不同的细胞受体结合模式，从而调节激动或拮抗信号，进而改变相关的生理反应和感官特性 4••, 5, 6。此外，受体表达、代谢和肠道菌群组成方面的个体差异导致生理反应存在显著变异性，凸显了对PFFs的需求。
利用酶进行的生物催化是一种有前景的策略，可用于OSs、黄酮类和萜类化合物的定制设计，因为其高底物特异性和选择性能够实现对目标分子的精确转化以获得所需结构[7]。将这些化合物应用于功能食品时，酶可以直接应用于食品基质以增强其功能性和生物利用度，或作为生物催化剂来产生用于食品配方的生物活性成分。PFFs需要可编程的生物催化剂，以实现功能分子的可控和表型响应式生成。虽然许多天然酶（即通过微生物经典富集培养鉴定的酶）已经为OSs、黄酮类和萜类化合物的靶向生产和修饰提供了合适的催化性能，但酶工程进一步优化了活性、底物特异性、选择性以及pH和温度特性。因此，酶工程可以通过微调生物催化反应，成为精确设计和改进这些化合物生产的重要途径[8]。除了催化效率之外，开发在苛刻加工条件（如高温、酸性、盐度和抑制物存在）下具有增强稳定性的稳健酶也有助于提高工艺效率和操作灵活性。例如，OSs的生产通常需要高温、长时间反应或高底物负荷，而黄酮类和萜类化合物的修饰通常需要对有机溶剂的耐受性，这些溶剂用于提高疏水底物的溶解度 9, 10••。
在本综述中，我们概述了酶在以下方面的应用：i）DP定制化益生元低聚糖的生产，以及ii）通过修饰对黄酮类和萜类化合物进行生物活化。在众多功能性食品成分（如黄酮类、益生元、Omega-3脂质、稀有糖、生物活性肽、类胡萝卜素和甾醇）中，本文重点关注OSs、黄酮类和萜类化合物，因为它们表现出广泛的结构多样性，且其生物活性或感官特性已得到充分确立，并高度依赖于精确的结构特征，使其特别适合于酶引导的设计和工程改造。因此，本综述讨论了具有代表性的生物技术策略，包括酶路线选择、酶工程和工艺设计，以实现精确的结构控制并增强生物催化性能，用于开发结构明确的OSs、黄酮类和萜类化合物。最后，我们提出了阐明构效关系以指导其理性设计的酶策略的展望。这些选择的示例说明了如何利用酶通过可控的结构修饰来定制功能性食品成分并提高工艺效率。
各章节摘要
酶辅助益生元低聚糖的DP定制
饮食在很大程度上塑造了微生物组的组成和多样性，微生物组是胃肠道中一个多样化且动态变化的微生物群落，具有专门的生态位，并强烈影响人类健康。因此，在精准功能食品开发的背景下，需要有效且定制化的益生元（定义为不可消化但可被有益肠道微生物发酵的食物来源）来建立个性化的微生物谱[11]。特别是，基于OS的
益生元低聚糖的构效关系
新兴的个性化微生物组调控（PMM）领域的一个目标是通过对个体微生物组组成进行定制化的益生元干预来定向调控肠道微生物组[3]。由于OSs的精细结构（随DP、糖组成和取代模式而变化）显著影响微生物群落的组成和比例，PMM需要根据构效关系对益生元低聚糖进行精确的分子设计和工程改造
结论与展望
目前的PN（或PFF）方法侧重于多组学、微生物组和人工智能。相比之下，本文强调了酶引导的结构定制作为一种互补策略在精确开发功能性食品成分方面的潜力。益生元低聚糖和植物来源的非碳水化合物苷类（即黄酮类和萜类）是最具前景的功能性食品成分之一，并阐述了酶作为调控化学形式的吸引力工具
作者贡献
D.-G.H.撰写了手稿并制作了图表。B.S.K.制作了表格。I.J.K.提出了概念并撰写了手稿。U.T.B.审阅和编辑了手稿。
资助
本研究得到了韩国国家研究基金会的支持[资助号 RS-2025-16065204]。
伦理批准
本文不包含任何作者使用人类受试者或动物进行的研究。
利益冲突声明
作者声明，他们没有已知的可能影响本文报告工作的竞争性经济利益或个人关系。
Dan-Gyeong Han|Beom Soo Kim|Uwe T Bornscheuer|In Jung Kim
