自然界中存在的六碳醛醣有阿洛糖 (Allose)、阿卓糖 (Altrose)、葡萄糖 (Glucose)、甘露糖 (Mannose)、古洛糖 (Gulose)、艾度糖 (Idose)、半乳糖 (Galactose) 和塔羅糖 (Talose) 等，而六碳酮糖則有塔格糖 (Tagatose)、山梨 糖 (Sorbose)、阿洛酮糖 (Psicose) 與果糖 (Fructose) 等。半乳糖與葡萄糖以 β (1-4) 鍵結形成的乳糖是最常見的雙醣之一，於動物生理上為重要之能量 來源，而半乳糖以 α 鍵結形式與蔗糖形成之 α-半乳糖苷寡醣則廣泛存在於 植物中。由一至數個半乳糖與蔗糖以 α-1,6 鍵結而成之寡醣稱為 α-半乳糖 苷寡醣或稱為棉子糖家族寡醣 (raffinose family oligosaccharides, RFOs)，其 中包括：以一個半乳糖連接一個蔗糖的寡醣稱之為棉子糖 (raffinose)；以兩 個半乳糖連接一個蔗糖稱為水蘇糖 (stachyose)，以三個半乳糖連接一個蔗糖 則為毛蕊草糖 (verbascose)，而如果只由一個半乳糖以 α-1,6 鍵結至葡萄糖 上形成的雙糖則稱為蜜二糖 (melibiose) (陳，2013)。
(2) α-galactosidase 的種類與來源
α-半乳糖苷酶 (α-galactosidase，α-Gal，EC3.2.1.22) 為一種外切型糖苷 水解酵素，存在於各種的單細胞生物和多細胞生物中，並進行著許多不同的 生理功能。1895 年由 Fisher 等學者從河流分離的酵母菌中，發現了這種酵 素，剛開始只發現可以水解蜜二糖，因此暫時命名為蜜二糖水解酵素 (Meliboase)。之後在 1928 年，Weiden 將此酵素與生物體中的許多醣類進行 反應，發現其催化水解後會產生 D-半乳糖的殘基，才將其酵素改名為 α-半乳糖水解酶 (Dey et al., 1972)。
α-半乳糖苷酶能夠專一性的水解蜜二糖、棉子糖、水蘇糖與半乳糖苷寡 醣等短鏈寡醣 (Fridjonsson et al., 1999) (如圖七)，也可以水解 α-半乳糖苷寡 醣的複合物如醣蛋白 (glycoproteins) 與醣脂質 (glycolipids) 中的 α-1,6 半 乳糖苷鍵鍵結 (Ademark et al., 2001; King et al., 2002)。有文獻指出 α-半乳
圖七、棉子糖和水蘇糖的 α-半乳糖苷寡構形與酵素催化水解的示意圖 (LeBlanc et al., 2004)。
Figure 7. Structures of the α-galactosides raffinose and stachyose and the enzymes that catalyze their hydrolysis.
糖苷酶除了擁有水解酶之特性以外，還同時具有合成酶之性質，能夠將蜜二 糖、棉子糖、水蘇糖分別催化合成為甘露三糖、水蘇糖及毛蕊草糖 (Puchart et al., 2000; Tzortzis et al., 2004)。而文獻也指出合成酶活性與基質種類與濃 度有關，於相同試驗條件下，並不會出現同時具有高活性水解或合成酶之情 況，當水解酶於實驗條件下有高活性時，合成酶就呈現低活性之狀態，反之 當合成酶活性高時，水解酶就相對處於低活性之狀態 (Fridjonsson et al., 1999；
Tzortzis et al., 2004)。
α-半乳糖苷酶以不同形式存在於許多微生物、植物與動物中，水稻之基 因序列中含有 7 個 α-半乳糖苷酶的基因序列。在動物組織中，人類與老鼠 之脾臟、腎臟與甲狀腺中才具有 α-半乳糖苷酶的表現。許多微生物也含有 α-半乳糖苷酶，像是雙岐桿菌、青黴菌、酵母菌與放線菌等 (Ademark et al., 2001; Fridjonsson et al., 2000; Yan et al., 2003; Shibuya et al., 1998; Yasuda et al., 2004)。腸道微生物所產生之 α-半乳糖苷酶能夠幫助水解單胃動物所攝食食 物中之 α-1,6 半乳糖苷寡醣 (King et al., 2002)。目前 GHs 資料庫中以生物 機制和胺基酸序列所進行的分類分析，分為 125 個 GH 家族。其中 GH4、
GH27、GH36、GH57 與 GH110 屬於 α-半乳糖苷酶半乳糖水解家族 (α-D-galactoside galactohydrolase family)，而其中 GH27 與 GH36 家族的水解酶 已經廣泛的運用在保健食品與工業上，其中包含了 α-葡萄糖苷酶 (α-glucosidase) 與 α-木糖苷酶 (α-xylosidases)。G27 與 GH36 的功能有許多 相 似 之 處 ， 且 都 包 含 大 量 的 α-N-acetylgalactosaminidases 與 植 物 之 transglycosidases (如棉子糖水蘇糖合成酶為 GH36，而半乳聚醣酶為 GH27)。
由原核生物來的 α-半乳糖苷酶大多屬於 GH36 家族，但也有少數屬於 GH27 家族，而由真核生物則大多屬於 GH27 家族 (Fridjonsson et al., 1999;
Henrissat et al., 1996; Suryani et al., 2003)。α-半乳糖苷酶依據水解特性可將分 為 兩 大 類 ； 第 一 類 對 於 合 成 之 基 質 像 4-Nitrophenyl-alpha-D-galactopyranoside 具有較高之活性，且只能夠水解較小分子之 α-半乳糖像 是蜜二糖、棉子糖與水蘇糖等，第二類則是對於大分子之半乳糖苷露聚醣有 較高之活性，像是刺塊豆膠與關華豆膠等，文獻指出有些微生物只具有其中 之一類酵素，而有些微生物則同時存在兩種酵素 (Puchart et al., 2000; Suryani et al., 2003)。
(3) α-galactosidase 的應用
α-半乳糖苷酶應用於許多工業製程中 (如食品、製糖、飼料與醫藥工程 等)。在食品加工過程中，用於水解甜菜糖糖漿中的棉子糖及豆科植物與其 製品之低聚半乳糖苷寡醣。在提煉蔗糖時加入 α-半乳糖苷酶可以水解影響 結晶之棉子糖與水蘇糖，進而提高蔗糖結晶之產率。α-半乳糖苷酶可以改善 半乳糖甘露聚醣食品之凝膠特性，可以做為食品增稠劑，也能夠水解膳食纖 維以提高生物利用性與營養價值。此外也可以運用在造紙工業上，增強紙漿 之漂白效果，於醫學上 α-半乳糖苷酶則能運用在治療法布里疾病 (Fabry disease) (Viana et al., 2009)。目前從極端嗜熱菌中所分離出之 α-半乳糖苷酶 已嘗試運用在石油與大豆處理的工業製程中 (Ademark et al., 2001; King et al., 2002)。