本書主要圍繞β-葡萄糖苷酶的酶學性質表征和催化機理研究展開。書中以酒酒球菌產β-葡萄糖苷酶為出發點，首先分析了β-葡萄糖苷酶之間的進化水平和同源關系，其次又通過異源表達技術得到重組β-葡萄糖苷酶，并進一步探究了該重組酶的酶學性質、結構和催化機理，為提高β-葡萄糖苷酶的催化效率提供了理論依據。此外，本書還以商業β-葡萄糖苷酶作為對比，分析了重組β-葡萄糖苷酶對赤霞珠葡萄酒品質特性的影響，拓寬了該重組酶在食品發酵工業的應用前景。
本書不僅可供食品酶學等領域科研人員與相關專業師生參考，同樣也適合果酒發酵從業者閱讀。

近年來，隨著現代生物技術的不斷進步，尤其是生物信息學、分子生物學突飛猛進的發展，為人們深入認識酶的結構功能和催化機理提供了更多可能。
作為一種纖維素酶，β-葡萄糖苷酶廣泛應用于生物質能源轉化、食品和醫療等領域。在β-葡萄糖苷酶的眾多來源中，微生物來源的β-葡萄糖苷酶具有產量高、價格低廉、催化效率高等優點，一直受到廣大科研人員的關注。目前，研究人員已對微生物來源的β-葡萄糖苷酶作了大量研究，但這些研究主要關注于黑曲霉和酵母菌來源的β-葡萄糖苷酶，而對于乳酸菌（酒酒球菌）來源的β-葡萄糖苷酶的研究較少，關于其所產β-葡萄糖苷酶的酶學性質和催化機理也缺乏必要的闡釋。
酒酒球菌（Oenococcus oeni ）是葡萄酒發酵過程中應用最多的一類乳酸菌，除了可以降低酒的酸度外，其所產的β-葡萄糖苷酶還可以將葡萄酒中糖苷鍵合態的香氣化合物轉化為游離態的香氣物質，從而顯著提升葡萄酒的香氣水平。
為深入了解和闡釋β-葡萄糖苷酶的酶學性質和催化機理，本書對酒酒球菌來源的β-葡萄糖苷酶進行了系統研究與概述。首先是酒酒球菌β-葡萄糖苷酶的同源進化分析，這對于酶的功能預測及新型β-葡萄糖苷酶資源的開發具有指導意義；其次，通過基因克隆和異源表達技術分離得到了來自酒酒球菌SD-2a 的重組β-葡萄糖苷酶BGL0224，研究該重組酶的酶學性質、結構和催化機理，不僅可以加深對β-葡萄糖苷酶乃至糖苷水解酶家族的認識，也可以為提高β-葡萄糖苷酶的催化效率提供理論依據；此外，以商業β-葡萄糖苷酶作為對比，分析重組β-葡萄糖苷酶BGL0224 對赤霞珠葡萄酒品質特性的影響，拓寬了該重組酶在食品發酵工業的應用前景，對于提升我國果酒的品質具有重要意義。
為使讀者獲得更好的閱讀體驗，本書中的一些彩圖以及書中提及的一些生物信息學分析工具，將以電子文檔形式提供，讀者可掃描下方二維碼查閱。
編寫分工方面，本書第1 章由李鵬燕編寫，第2 ～7 章由張杰編寫。在本書的編寫過程中，西北農林科技大學樊明濤教授、河南科技大學古紹彬教授為我們提出了很多寶貴意見，在此表示感謝。
食品酶學領域科學技術發展迅速，新技術、新方法層出不窮，知識體系不斷豐富更新。筆者的認識難免存在局限性，書中的疏漏和不當之處懇請讀者批評指正。

編著者
2024年2月

第1章 緒論 1 
1.1 β-葡萄糖苷酶簡介 1
1.1.1 β-葡萄糖苷酶的分類  1
1.1.2 β-葡萄糖苷酶的理化性質 2
1.1.3 β-葡萄糖苷酶酶活性的測定方法 3
1.1.4 β-葡萄糖苷酶的結構與功能 4
1.1.5 β-葡萄糖苷酶的一般催化機制 6
1.2 不同來源的β-葡萄糖苷酶研究進展 8
1.2.1 動物來源的β-葡萄糖苷酶 8
1.2.2 植物來源的β-葡萄糖苷酶 9
1.2.3 微生物來源的β-葡萄糖苷酶 11
1.3 β-葡萄糖苷酶在食品工業中的應用 14
1.3.1 茶葉增香 16 
1.3.2 果汁增香 17 
1.3.3 葡萄酒增香 18 

第2章　酒酒球菌β-葡萄糖苷酶的同源分析 20
2.1 基因的同源分析 20 
2.1.1 序列獲取 20 
2.1.2 理化性質分析 21 
2.1.3 保守結構域和Motif分析 21
2.1.4 進化樹構建 21 
2.2 同源分析結果 22 
2.2.1 理化性質分析結果 22 
2.2.2 保守結構域和Motif分析結果 23
2.2.3 同源關系分析結果 26 
2.3 討論 27 
2.4 本章小結 28 

第3章　酒酒球菌β-葡萄糖苷酶的異源表達和純化 29
3.1 酶的異源表達和純化 30 
3.1.1 試驗材料與儀器 30 
3.1.2 主要儀器 30 
3.1.3 表達載體的構建 31 
3.1.4 表達目的蛋白 37 
3.1.5 分離純化目的蛋白 38 
3.1.6 酶活性測定 39 
3.2 酶的異源表達與分離純化結果分析 40 
3.2.1 基因組DNA的提取 40
3.2.2 目的基因的克隆表達 41 
3.2.3 重組酶BGL0224的分離純化 44
3.3 討論 46 
3.4 本章小結 49 

第4章　重組β-葡萄糖苷酶BGL0224的酶學性質表征 51
4.1 重組酶BGL0224的酶學性質表征 52
4.1.1 試驗材料與試劑 52 
4.1.2　主要儀器 52 
4.1.3 生物信息學分析 52 
4.1.4 最適反應溫度及熱穩定性測定 53 
4.1.5 最適反應pH及pH穩定性測定 53
4.1.6 最適乙醇濃度及乙醇耐受性測定 54 
4.1.7 不同添加物對BGL0224酶活性的影響 54
4.1.8 結構檢測 55 
4.1.9 酶促反應動力學常數測定 56 
4.2 酶學性質的表征結果與分析 57 
4.2.1 BGL0224的生物信息學分析 57
4.2.2 BGL0224的基本理化性質 60
4.2.3 BGL0224的結構初步表征 63
4.2.4 BGL0224的酶促反應動力學參數 65
4.3 討論 67 
4.4 本章小結 70 

第5章　重組β-葡萄糖苷酶BGL0224的催化機理探究 72
5.1 重組酶BGL0224的催化機理研究 73
5.1.1 試驗材料與試劑 73 
5.1.2 主要儀器 74 
5.1.3 最適溫度、最適pH測定 75
5.1.4 酶促反應動力學參數及活化能Ea測定 75
5.1.5 底物對重組酶的猝滅機制和結合能力檢測 75 
5.1.6 構建BGL0224的三維結構模型 75
5.1.7 BGL0224與底物的分子對接 76
5.1.8 BGL0224與底物的分子動力學模擬 76
5.2 催化機理研究的結果與分析 77 
5.2.1 溫度和pH對BGL0224催化底物的影響 77
5.2.2 BGL0224催化底物的動力學參數和活化能 78
5.2.3 不同底物對BGL0224的猝滅機制和結合能力 82
5.2.4 BGL0224催化底物p-NPG的分子模擬 85 
5.3 討論 93 
5.4 本章小結 95 

第6章 重組β-葡萄糖苷酶BGL0224對赤霞珠葡萄酒品質特性的影響 97 
6.1 探究β-葡萄糖苷酶對葡萄酒品質的影響 98
6.1.1 試驗材料與試劑 98 
6.1.2 主要儀器 98 
6.1.3 葡萄酒釀造工藝與實驗設計 99 
6.1.4 電子鼻測定方法 100 
6.1.5 氣相色譜質譜聯用儀（GC-MS）測定方法 100 
6.1.6 香氣感官評價 101 
6.2 結果與分析 101 
6.2.1 電子鼻分析 101 
6.2.2 GC-MS分析 105
6.2.3 感官評價分析 112 
6.3 討論 114 
6.4 本章小結 117 

第7章　β-葡萄糖苷酶研究展望 118

參考文獻 120 

附錄 135