方炯浩，劉瑜，吳宇簫，段濤，陳杰，肖湲，周林

（1.廣東藥科大學(xué)生命科學(xué)與生物制藥學(xué)院/廣東省藥物新劑型重點(diǎn)實驗室與廣東省局部精準(zhǔn)藥物遞藥制劑工程技術(shù)研究中心，廣東 廣州 510006；2.廣東丸美生物技術(shù)股份有限公司，廣東 廣州 510700）

β-葡聚糖是一種非淀粉多糖，由D-葡萄糖通過β‐糖苷鍵連接形成。β-葡聚糖包括熱凝膠多糖、裂褶多糖、大麥β-葡聚糖以及酵母β-葡聚糖等，廣泛存在于酵母、真菌、細(xì)菌、海藻和谷物中，不同來源的β-葡聚糖的線性結(jié)構(gòu)和分支組成存在差異[1]。β-葡聚糖一般由β‐1，3 糖苷鍵構(gòu)成，并含有不同數(shù)量的β-1，4 和β-1，6 糖苷鍵；而纖維素僅由β-1，4 糖苷鍵形成，因此β-葡聚糖一般不包括纖維素[2]。研究表明，β-葡聚糖能夠改善身體的健康狀況和預(yù)防慢性疾病，對糖尿病、肥胖、癌癥、高膽固醇血癥等都具有一定的預(yù)防和治療作用[3]，但目前大多數(shù)的β-葡聚糖因為分子量過大導(dǎo)致水溶性低，影響其生產(chǎn)工藝和生物活性，限制了β-葡聚糖在食品醫(yī)藥健康產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用[4?6]。

β-葡聚糖酶是一類能降解β-葡聚糖的水解酶的總稱，根據(jù)其水解多糖中糖苷鍵的位置，可以分為內(nèi)切葡聚糖酶和外切葡聚糖酶。主要包括內(nèi)切和外切β‐1，3‐葡聚糖酶、β‐1，3（4）-葡聚糖酶、內(nèi)切和外切β-1，4-葡聚糖酶。其中β‐1，3-葡聚糖酶是負(fù)責(zé)β-葡聚糖分解的主要酶。內(nèi)切β‐1，3‐葡聚糖酶隨機(jī)對β-1-3糖苷鍵進(jìn)行切割，最終產(chǎn)物主要為低聚β-葡聚糖，而外切β‐1，3‐葡聚糖酶則從多糖的非還原端進(jìn)行切割，最終產(chǎn)物主要為葡萄糖[7]。目前已發(fā)現(xiàn)的β-葡聚糖主要通過β‐1，3 糖苷鍵構(gòu)成主鏈，利用β-1，3-葡聚糖內(nèi)切酶能夠大量制備低分子量葡聚糖，因此β-1-3葡聚糖內(nèi)切酶是制備低分子量葡聚糖的關(guān)鍵酶。β‐1，3-葡聚糖內(nèi)切酶的生產(chǎn)方法主要有微生物發(fā)酵法與提取分離法。提取分離法是直接從動物或植物中提取，但效率較低，且酶學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，難以進(jìn)行分離純化，因此目前較為常用的方法是微生物發(fā)酵法。該方法能夠?qū)ξ⑸镞M(jìn)行基因修飾，從而提高酶活性及穩(wěn)定性，且制備的β-葡聚糖酶的純度高，有利于大規(guī)模生產(chǎn)[8]。但目前β‐1，3‐葡聚糖內(nèi)切酶仍存在酶活性不高、表達(dá)量低等問題，生產(chǎn)成本居高不下，限制了其大規(guī)模的應(yīng)用。如何通過β-葡聚糖酶高效制備低分子量β-葡聚糖及其生物活性的研究成為解決問題的關(guān)鍵。因此，以下主要針對β‐1，3-葡聚糖內(nèi)切酶的相關(guān)研究及其進(jìn)展進(jìn)行介紹。

1 β-1,3-葡聚糖內(nèi)切酶的合成調(diào)節(jié)

在通常情況下，β-葡聚糖酶的產(chǎn)量受到相應(yīng)的合成機(jī)制的調(diào)控，如果要大幅度提高酶產(chǎn)量，可以利用基因改造等手段進(jìn)行高產(chǎn)菌株的構(gòu)建，或是在酶的發(fā)酵生產(chǎn)過程中，通過添加誘導(dǎo)物、控制阻遏物濃度、添加產(chǎn)酶促進(jìn)劑等，其中控制阻遏物濃度和添加誘導(dǎo)劑可以通過抑制阻遏蛋白的表達(dá)，最終提高β-葡聚糖酶的產(chǎn)量（圖1）。具體來說，研究人員通過對核糖體結(jié)合位點(diǎn)（ribosomebinding site，RBS）序列進(jìn)行優(yōu)化后，獲得了β‐1，3‐葡聚糖內(nèi)切酶表達(dá)水平較高的枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis），這是因為RBS 是翻譯起始和蛋白質(zhì)表達(dá)的關(guān)鍵控制元件，RBS 序列的優(yōu)化能夠提高β-葡聚糖酶的產(chǎn)量[9?10]。此外，添加某些碳源或金屬離子作為誘導(dǎo)劑或調(diào)節(jié)劑能夠調(diào)節(jié)酶的合成，提高酶的產(chǎn)量[11]，Adeoyo 等[12]研究了鈉、鉀、鋅、錳、鈷等金屬離子對真菌產(chǎn)內(nèi)切葡聚糖酶的影響，發(fā)現(xiàn)添加鈉離子和鉀離子的培養(yǎng)基能有效提高內(nèi)切葡聚糖酶的分泌，而鈷離子則會顯著降低其分泌，這表明添加金屬離子將對代謝調(diào)控的作用機(jī)制產(chǎn)生影響，其中部分金屬離子能夠作為提高內(nèi)切葡聚糖酶分泌的產(chǎn)酶促進(jìn)劑，但具體的機(jī)制尚不明確。

圖1 提高β‐葡聚糖酶產(chǎn)量的措施Figure 1 Measures for increase of β-glucanase yield

2 β-1,3-葡聚糖內(nèi)切酶的制備

目前，通過從自然界中大量篩選的方法獲得更多具有高酶活性和穩(wěn)定性的β-葡聚糖酶以及高產(chǎn)的菌株是一種有效的辦法，但因其低產(chǎn)率、低酶活性等原因，具有一定的局限性，利用基因修飾、異源表達(dá)以及固定化方法能夠獲得高穩(wěn)定性、高酶活性的β-1，3-葡聚糖內(nèi)切酶，也是目前科研人員較為常用的方法。結(jié)合現(xiàn)有研究歸納，圖2 列出了目前β-葡聚糖酶的主要研究方向[13?39]。

圖2 β‐葡聚糖酶的主要研究方向Figure 2 Main research directions of endo-β-1，3 glucanase

2.1 β-1,3葡聚糖內(nèi)切酶的來源及篩選

通過對大分子葡聚糖的降解或修飾，能夠明顯改善葡聚糖的溶解性和提高生物活性[40]。傳統(tǒng)的低分子量β-葡聚糖生產(chǎn)方法主要是對葡聚糖β-糖苷鍵進(jìn)行物理、化學(xué)和酶降解。通過降解的方法得到的產(chǎn)物，其基本結(jié)構(gòu)單元并未發(fā)生改變，只是聚合度發(fā)生了變化，因而生物活性也未被破壞[41]。利用β-葡聚糖的酶法生物降解具有較高的專一性，能夠選擇性地切斷糖苷鍵，反應(yīng)條件較為溫和，是一種較為理想的生產(chǎn)低分子量葡聚糖的方法，具有較高的研究和應(yīng)用價值。表1列舉了10種不同微生物來源的β-1，3-葡聚糖內(nèi)切酶，介紹了其分子量大小、切割的糖苷鍵類型、不同底物以及對應(yīng)的酶活性。目前，通過從自然界中篩選性能優(yōu)良的生物菌株是獲得具有高產(chǎn)量、高活性和熱穩(wěn)定性β-1，3-葡聚糖內(nèi)切酶的一種重要手段。在大自然這種獨(dú)特而復(fù)雜的進(jìn)化環(huán)境中，野生菌株的篩選始終是不可或缺的。

表1 不同微生物來源的β-葡聚糖酶的酶學(xué)特性Table 1 Enzyme properties of β-glucanase from different sources

2.2 β-1,3-葡聚糖內(nèi)切酶的修飾

基因修飾和化學(xué)修飾是目前較為有效的酶改造方法，通過改變β-葡聚糖酶的編碼序列或在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中引入不同的基團(tuán)，在一定程度上能提高β-葡聚糖酶的活性、pH 穩(wěn)定性和耐熱性，從而提高其利用率，降低酶的使用成本。Gao 等[23]利用易錯PCR 方法對β‐1，3‐葡聚糖酶基因BGN13.1a進(jìn)行突變，并將突變后的基因?qū)胨拗骶辍：Y選出的突變酶具有更高的pH 穩(wěn)定性和耐熱性，以熱凝膠多糖為底物時，其酶活性提高了1.15 倍。Miao 等[24]利用從極端嗜熱古細(xì)菌（Hyperthermophile）得到的C2模塊插入到內(nèi)切β-1，4-葡聚糖酶CMCase-I 蛋白的N 端或C 端，產(chǎn)生C2-CMCase-I，CMCase-I-C2 和C2-CMCase-I-C2。研究發(fā)現(xiàn)，C2-CMCase-I在50°C時活性減少一半所需時間是野生型CMCase-I 的1.53 倍，這是因為C2-CMCase-I 產(chǎn)生了一個新的β折疊結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)了酶的耐熱性。Lee JM 等[25]則通過將堿基序列上特定的氨基酸替換為疏水基團(tuán)，實現(xiàn)β-葡聚糖酶活性和熱穩(wěn)定性的提高。研究人員將賴氨酸（Lys）和丙氨酸（Ala）或亮氨酸（Leu）進(jìn)行替換后，經(jīng)過熱力學(xué)和動力學(xué)參數(shù)的比較，發(fā)現(xiàn)突變型酶相比野生型酶在酶活性和熱穩(wěn)定性都有不同程度的提高（圖2）。

2.3 β-1,3-葡聚糖內(nèi)切酶的異源表達(dá)

天然途徑獲得β-葡聚糖酶，產(chǎn)量通常較低。通過在合適的微生物宿主中進(jìn)行異源表達(dá)β-葡聚糖酶，可以顯著提高其產(chǎn)量，有利于降低生產(chǎn)成本，并推動其工業(yè)化應(yīng)用。 例如，Borshchevskaya 等[26]從短小芽孢桿菌（Bacillus pumilus Meyer and Gottheil）提取了一個內(nèi)切β-l，3（4）-葡聚糖酶的基因bgl1，并以畢赤酵母為宿主進(jìn)行表達(dá)。不僅提高了產(chǎn)量，還使重組蛋白bgl1 的活性和穩(wěn)定性都有較大提高。Gao 等[27]在綿羊瘤胃微生物群中分離出2 個新的葡聚糖酶基因IDSGluc5-26 和IDSGluc5-37，通過大腸桿菌進(jìn)行異源表達(dá)后，其中IDSGLUC5-26在酸性條件下表現(xiàn)出相當(dāng)大的穩(wěn)定性，IDSGLUC5-37 對大麥β-葡聚糖表現(xiàn)出比原菌株更高的活性。Zhou 等[28]同樣以畢赤酵母（Pichia pastoris）為異源宿主，將從炭疽桿菌（Bacillus anthracis）分離得到的β-葡聚糖酶基因CoCel5A進(jìn)行異源表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)切葡聚糖酶CoCel5A在55°C 溫度下具有更高的熱穩(wěn)定性。上述研究表明，通過異源宿主的代謝表達(dá)后，不僅能夠提高β-葡聚糖的產(chǎn)量，還能在一定程度上提高酶的活性和熱穩(wěn)定性，因此宿主菌株的選擇也十分重要（圖2）。

目前，常用的異源宿主細(xì)胞包括大腸桿菌（Escherichia coli）和畢赤酵母，其中畢赤酵母是目前最為成功的真核蛋白表達(dá)系統(tǒng)之一，具備高效啟動子、翻譯后的修飾能力、高分泌效率、低培養(yǎng)成本、成熟的發(fā)酵工藝和易于擴(kuò)大培養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)，適合用于工業(yè)化生產(chǎn)[29]。然而，構(gòu)建高效的底盤宿主細(xì)胞仍存在4 個主要的挑戰(zhàn)，包括基因生產(chǎn)模塊的識別，如何選擇最合適的宿主細(xì)胞進(jìn)行改造，重建和優(yōu)化復(fù)雜的代謝網(wǎng)絡(luò)以及如何高效分泌所需產(chǎn)品[30]。因此，今后的研究重點(diǎn)將集中在如何篩選和優(yōu)化異源表達(dá)宿主及其培養(yǎng)條件，構(gòu)建高效的β-葡聚糖酶表達(dá)系統(tǒng)也將會是研究的重點(diǎn)?？傊S著對異源表達(dá)機(jī)制的研究深入，人們必將找到更加有效的方法來提高β-葡聚糖酶的產(chǎn)量，優(yōu)化其催化性能，從而實現(xiàn)β-葡聚糖酶產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

2.4 β-1,3-葡聚糖內(nèi)切酶的固定化

酶的固定化技術(shù)是指通過物理或化學(xué)的方法將游離酶束縛在一定空間或固定在不溶性載體上，從而限制游離酶自由流動并使其能長時間發(fā)揮催化作用，同時可以進(jìn)行回收利用的一種生物技術(shù)[31]。而酶降解方法具有一些不利的缺點(diǎn)，包括對苛刻的環(huán)境條件敏感、再生以及再循環(huán)過程中的困難。固定化能夠幫助酶克服惡劣條件，并在工業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用[32?33]。固定化β-葡聚糖酶，可以提高其穩(wěn)定性、催化效率和可重復(fù)使用性。此外，固定化β-葡聚糖酶還能在不同反應(yīng)條件下的應(yīng)用，并以高催化活性工作，減少酶促降解過程的預(yù)算，從而提高其應(yīng)用范圍和效率[34?35]。華承偉等[36]利用環(huán)氧型SEPABEADS EC 載體對β‐1，3‐葡聚糖酶進(jìn)行共價固定化后，與游離酶相比，熱穩(wěn)定性和pH值穩(wěn)定性均有明顯提高。El-Shora等[37]則使用卡拉膠和殼聚糖進(jìn)行交聯(lián)固定化，不僅穩(wěn)定性有了提高，而且便于回收重復(fù)利用。研究人員還利用固定化的β-葡聚糖酶制備低分子量的大麥β-葡聚糖，而且在重復(fù)利用10次之后，其酶活性仍具有初始酶活的42%[38]。以上實驗證明，固定化β-葡聚糖酶在低分子量葡聚糖的生產(chǎn)上有著巨大的優(yōu)勢，能夠有效解決β-葡聚糖酶的重復(fù)利用的問題，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益（圖2）。此外，隨著酶固定化的納米載體、金屬有機(jī)骨架材料以及定向修飾固定技術(shù)的發(fā)展[39]，β-葡聚糖酶的工業(yè)化應(yīng)用獲得了巨大的機(jī)會，也成為當(dāng)前科學(xué)家研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。

3 β-1,3-葡聚糖內(nèi)切酶在低分子量葡聚糖制備中的應(yīng)用

目前，β‐1，3‐葡聚糖內(nèi)切酶已經(jīng)在食品、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都有了較為廣泛的應(yīng)用，包括對果蔬進(jìn)行抗真菌處理、制備酵母原生質(zhì)體、清除生物被膜以及制備低分子量葡聚糖[42]。低分子量葡聚糖因其具有抗氧化及抗腫瘤等生物活性，而受到各國科研學(xué)者的廣泛關(guān)注。

3.1 低分子量β-葡聚糖的研究現(xiàn)狀

目前尚無關(guān)于低分子量葡聚糖的明確定義。根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)報道，與分子量達(dá)到十萬、百萬級別的葡聚糖相比，低分子量葡聚糖的分子量通常在幾百或幾千Da之間[43?44]。根據(jù)我國2016版《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)產(chǎn)品和服務(wù)指導(dǎo)目錄》指出，微生物多糖是生物行業(yè)中重要的開發(fā)產(chǎn)品。低分子量葡聚糖的生物活性目前是研究的熱點(diǎn)，不同分子量的β-葡聚糖具有不同的生物活性，在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。圖3總結(jié)了低分子量葡聚糖的多種生物活性及其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。例如裂褶多糖（schizo‐phyllan，SPG）是一種非離子型的水溶性高聚葡萄糖，以1，3-β-D‐吡喃葡萄糖單元為主鏈，β-1，6 糖苷鍵為支鏈。 在高分子量時，SPG 具有極高的黏度，抑制了其生物活性，而低分子量的SPG 具有明顯的免疫調(diào)節(jié)活性，相較于高分子量SPG，低分子量的SPG 能更顯著地促進(jìn)人體特異性免疫反應(yīng)和相關(guān)細(xì)胞因子的釋放[45?46]。此外，不同分子量的葡聚糖對人體健康狀態(tài)產(chǎn)生不同的影響[47]。例如，不同分子量的燕麥β-葡聚糖會導(dǎo)致糞便中膽汁酸含量的變化，高分子量的燕麥β-葡聚糖會增加糞便中膽汁酸的含量，而低分子量的則相反。糞便中膽汁酸過多是腹瀉型腸易激綜合征（diarrhea-predominant irritable bowel syndrome，IBS-D）的發(fā)病機(jī)制之一，顯然，低分子量的燕麥β-葡聚糖對于維護(hù)腸道健康具有積極意義[48?49]。此外，低分子量β-葡聚糖還具有抗氧化性、保濕、抗腫瘤、抗菌等[50?51]生物活性，已經(jīng)逐步應(yīng)用于日用品、化妝品、生物醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)肥料等領(lǐng)域，成為研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。通過降解法得到的低分子量β‐1，3‐葡聚糖具有獨(dú)特的生理生化活性而吸引了各國研究人員的廣泛關(guān)注。

圖3 低分子量葡聚糖在不同領(lǐng)域的應(yīng)用Figure 3 Application of low molecular weight glucan in different fields

3.2 低分子量葡聚糖的制備方法

目前，國內(nèi)外制備低分子量葡聚糖的研究主要集中在物理、化學(xué)和酶降解方面。物理降解一般通過超聲或其他物理條件對高分子的葡聚糖溶液進(jìn)行處理，從而獲得低分子量的葡聚糖。例如，Liang等[52]通過超聲的方式獲得了較低分子量的熱凝膠多糖，并顯著提高了其溶解度。但物理降解法產(chǎn)率相對較低，生產(chǎn)成本較高，難以進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)[4]?；瘜W(xué)降解則使用鹽酸、硫酸以及過氧化氫等試劑[53?54]，通過斷裂糖苷鍵的方式得到低分子量葡聚糖。研究人員將酵母β-葡聚糖溶于45%的硫酸溶液中，經(jīng)過3 h 的酸處理后，得到了低分子量的酵母β-葡聚糖，并提高了其水溶性[55]。由于化學(xué)降解通常需加入強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或強(qiáng)氧化性的化學(xué)溶劑使分子間的糖苷鍵斷裂，在過程中會產(chǎn)生大量的有機(jī)廢液，造成環(huán)境污染，也不利于工業(yè)化生產(chǎn)。在另一項研究中，Duan 等[56]則利用酶降解的方法將海帶多糖進(jìn)行水解，獲得了分子量在360～900 Dal 的低分子量海帶多糖。酶降解是利用發(fā)酵獲得的多糖或直接使用多糖粉末制成水溶液，然后加入β-葡聚糖進(jìn)行水解，經(jīng)過分離提純等一系列步驟后，最終完成低分子量葡聚糖的制備（圖4）。酶解法具有溫和高效及低污染的特點(diǎn)，但其制備的工藝還有待進(jìn)一步優(yōu)化，產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益。

圖4 低分子量葡聚糖制備的一般流程Figure 4 General procedures for the preparation of low molecular weight glucan

3.3 低分子量葡聚糖的酶解法制備工藝優(yōu)化

酶解反應(yīng)是現(xiàn)階段制備低分子量葡聚糖的較為理想方法。但通過單一菌株發(fā)酵產(chǎn)生多糖后，再利用β-葡聚糖解進(jìn)行酶解制備寡糖的方法往往效率低。由于葡聚糖的水不溶性，水解酶無法充分發(fā)揮作用然而，微生物共培養(yǎng)的出現(xiàn)很大程度上為這些問題提供了解決方案。共培養(yǎng)是指2 個或2 個以上不同有機(jī)體在自然或合成培養(yǎng)基中共同生長的一種生物系統(tǒng)[58]。通過共培養(yǎng)發(fā)酵，能在產(chǎn)生高分子β-葡聚糖的體系中，同時由另一種微生物產(chǎn)生β-葡聚糖酶來對前者進(jìn)行酶解，這既能夠有效克服直接利用酶水解多糖時效率不高的問題，同時還能在一定程度上降低生產(chǎn)成本、簡化操作和縮短生產(chǎn)周期等。 例如，Wu 等[59]將能夠分泌內(nèi)切β‐1，3-葡聚糖酶的哈茨木霉（Trichoderma ha.zianum）分別與分泌硬葡聚糖的齊整小核菌（Sclerotium rolfsii）以及分泌裂褶多糖的裂褶菌（Schizophyllum commune Fr.）進(jìn)行共培養(yǎng)，成功建立了利用哈茨木霉的共培養(yǎng)體系，最終得到了分子量為850～2 000 Da 的低分子量硬葡聚糖和分子量為850～2 500 Dal 的低分子量裂褶多糖。Gao 等[60]則將來自哈茨木霉的內(nèi)切β‐1，3‐葡聚糖酶基因通過畢赤酵母進(jìn)行表達(dá)，然后與能產(chǎn)生熱凝膠多糖的農(nóng)桿菌（Agrobacterium）建立共培養(yǎng)體系，當(dāng)畢赤酵母和農(nóng)桿菌的接種比（菌種含量或濃度）為2∶1 時，在7 L 發(fā)酵罐中達(dá)到的最高產(chǎn)率達(dá)到了18.77 g/L，并且得到了分子量為500～1 700 Da的低分子量熱凝膠多糖。

與傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝相比，共培養(yǎng)發(fā)酵步驟相對簡單且效率更高，有望能夠取代傳統(tǒng)的生產(chǎn)步驟。然而，目前共培養(yǎng)發(fā)酵還存在一些問題，例如兩種微生物的接種比例、接種時間以及底物是否適合多種微生物的生長共培養(yǎng)等[61?62]。而且系統(tǒng)的微小變化可能會改變整個微生物系統(tǒng)的行為，破壞協(xié)同平衡的穩(wěn)定狀態(tài)，導(dǎo)致產(chǎn)品損失[63]。這需要更加靈敏的實時監(jiān)控設(shè)備，例如嘗試使用拉曼光譜生物過程分析系統(tǒng)監(jiān)控發(fā)酵進(jìn)程。另外，可以利用合成生物學(xué)和代謝工程的方法對所需要的共培養(yǎng)菌株進(jìn)行修飾，以提高它們個體的能力以及對底物的利用[61]。

4 展望

綜上所述，低分子量的β-葡聚糖因其獨(dú)特的生理活性，受到了越來越多科研人員的關(guān)注。然而，生產(chǎn)過程中存在的各種問題嚴(yán)重限制了其工業(yè)化生產(chǎn)和商業(yè)化。在低分子量葡聚糖的工業(yè)化生產(chǎn)中，酶解法具有溫和、高效以及不污染環(huán)境等特點(diǎn)，展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢。因此，開發(fā)具有高酶活性、高熱穩(wěn)定性和高pH 耐受性的β-葡聚糖酶成為解決問題的關(guān)鍵。目前，β-葡聚糖酶的產(chǎn)酶菌株的篩選和β-葡聚糖酶基因的修飾和異源表達(dá)都取得了一定的進(jìn)展。采用酶的理性設(shè)計和定向進(jìn)化能夠為高活性的β‐1，3-葡聚糖酶的制備奠定基礎(chǔ)，因為催化口袋中氨基酸的結(jié)構(gòu)改變可能增強(qiáng)酶與底物的相互作用，從而間接提高了β‐1，3‐葡聚糖酶的活性。此外，Cas9 技術(shù)與合成生物學(xué)的結(jié)合為β‐1，3-葡聚糖酶在宿主菌中增強(qiáng)表達(dá)提供了強(qiáng)大的助力。由于酵母、枯草芽孢桿菌等表達(dá)系統(tǒng)可使β‐1，3-葡聚糖酶胞外分泌，將更利于β‐1，3-葡聚糖酶分離純化，提高葡聚糖酶的產(chǎn)量。然而，這仍然不能滿足醫(yī)藥化工等多個領(lǐng)域應(yīng)用的需求?？梢灶A(yù)期，隨著合成生物學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)、基因組學(xué)以及代謝工程等技術(shù)的發(fā)展，對β-葡聚糖酶代謝調(diào)控機(jī)制的研究將進(jìn)一步深入，低分子量葡聚糖的生產(chǎn)技術(shù)將取得實質(zhì)性突破。