大豆糖蜜是大豆蛋白生产过程中的副产品,每年的产量约10万吨。大豆糖蜜含有丰富的大豆低聚糖和大豆异黄酮,但由于性状粘稠难于处理,被用作低价动物饲料或视为废弃物直接排放。近年来,随着人们对大豆加工副产品高值利用的研究日益关注,从大豆糖蜜中提取和分离大豆低聚糖、大豆异黄酮等功能性物质的研究工作屡见报道。然而目前国内以大豆糖蜜为研究对象,利用生物技术对大豆糖蜜功能成分进行高值化开发应用的研究仍然有待深入。棉子糖和水苏糖是主要的功能性大豆低聚糖,在大豆糖蜜中约占20%,作为重要益生元具有良好的改善肠内菌群功能。本研究开展了利用生物净化方法富集大豆糖蜜中功能低聚糖的研究,通过对酵母菌株进行筛选,获得可以有效清除大豆糖蜜中蔗糖,同时有效保留棉子糖和水苏糖的麦芽糖酵母,建立了麦芽糖酵母发酵大豆糖蜜富集功能低聚糖的生物净化方法。进一步对生物净化条件进行优化,确定了最适发酵条件为稀释4倍的大豆糖蜜接种6%的酵母发酵24 h,在该条件下,蔗糖去除率为78.07%,水苏糖和棉子糖保留率分别为85.02%和95.50%,功能性低聚糖的纯度由原来的44.17%提高到76.33%。大豆异黄酮苷元是大豆异黄酮发挥生理活性作用的关键成分,利用β-葡萄糖苷酶水解大豆异黄酮糖苷制备大豆异黄酮苷元,是富集大豆糖蜜中功能成分的有效方法。本研究利用基因挖矿技术获得4种β-葡萄糖苷酶基因TpBgl3、X74163、Bgl3321和Bg15391,分别在E.coli BL21进行异源表达,并对所得重组酶进行酶学性质分析,最后筛选获得了高催化性能的重组β-葡萄糖苷酶TpBg13,其比酶活为98.78 U/mg,最适反应温度为85℃,最适pH 4.0,金属离子Mn2+和Ca2+对该酶有较强激活作用。鉴于枯草芽孢杆菌表达系统具有非致病性、分泌蛋白能力强的特性,本研究进一步在B.subtilis WB600对β-葡萄糖苷酶基因TpBgl3进行异源表达,与E.coli BL21表达系统相比,所获重组酶的酶学性质没有变化,而酶的表达量提高了 20.4倍。将枯草芽孢杆菌重组表达的TpBg13应用于大豆糖蜜中大豆异黄酮糖苷水解,并对反应条件进行优化,结果显示稀释4倍的大豆糖蜜在加酶量0.4 U/mL、水解时间2 h的条件下,黄豆苷、黄豆黄苷和染料木苷的水解率分别为100%、100%和99.6%,大豆异黄酮苷元由0.07 mg/mL提高到0.92 mg/mL。因此,该酶在水解大豆异黄酮糖苷上具有较好应用潜力。本研究利用麦芽糖酵母发酵以及β-葡萄糖苷酶TpBg13水解,建立大豆糖蜜功能成分生物净化与转化技术,富集大豆糖蜜中功能低聚糖和大豆异黄酮苷元,提高了大豆糖蜜的生物医药应用价值,对大豆糖蜜的高附加值利用具有重要意义。