分子模拟技术在食品分子互作中的应用研究进展

分子模拟技术是近年来探究食品组分之间、食品组分与机体之间、食品组分与环境之间互作机理和构效关系的一种新兴技术，因其能打破科学实验存在的盲目、耗时、费力等局限性，在食品领域的应用日益广泛。该文从分子模拟的概念出发，首先介绍了分子对接、分子动力学和量子力学3种分子模拟技术的基本原理，重点综述了分子对接技术(基于AutoDock和Discovery Studio软件)、分子动力学技术(基于GROMACS和Materials Studio软件)和量子力学技术(基于Gaussian软件)在食品功能机制、食品毒素检测、食品活性分子递送、食品加工贮藏、食品包装和食品添加剂中的应用现状，最后对其发展趋势与应用前景进行展望，旨在为食品领域科研人员选择适合研究体系的分子模拟技术提供理论依据，为分子模拟技术在食品领域更广阔的应用提供参考。     

“分组探究教学法”在羽毛球运动技术教学中的应用研究

本研究以文献资料法、教学实验法为基础,探讨了分组探究教学法在羽毛球运动技术教学中的应用。研究认为：分组探究教学法有利于提高学生学习技术动作的有效性,其优势在于充分发挥教师引导,学生能够调动积极性、参与性和提高技术应用效果。     

体外模拟3 种消化液对铁皮石斛多糖的消化作用

本实验采用人体胃肠道模拟系统,体外模拟3 种消化液对铁皮石斛多糖的消化行为。通过高效凝胶液相色谱、铁氰化钾法和高效离子交换色谱分别测定消化后多糖分子质量变化、还原糖含量和单糖组成的情况。结果表明：唾液不能改变铁皮石斛多糖的分子质量;模拟胃液和模拟胃肠液可以降低多糖的分子质量,同时提高多糖溶液中的还原糖含量,但没有检测到单糖。结论：在体外模拟胃肠道的消化体系中,铁皮石斛多糖的分子质量减小,糖苷键发生断裂,但没有游离单糖的释放。     

环丙沙星、恩诺沙星、磺胺二甲嘧啶串联单链抗体的制备及融合表达产物抗原特性的分析

目的建立免疫学快速检测动物制品中的环丙沙星、恩诺沙星、磺胺二甲嘧啶残留,制备融合表达蛋白并进行评价。方法利用传统单克隆抗体制备方法分别制备环丙沙星、恩诺沙星、磺胺二甲嘧啶的单克隆抗体,通过聚合酶链式反应(polymerasechainreaction,PCR)获得3种单抗的单链抗体(single-chainvariable fragment,Sc-Fv),再通过套嵌PCR方法,使用柔性氨基酸Linker将已获得的单链抗体进行串联并通过分子生物学技术获得高效融合表达,以纯化的多联融合单链抗体为探针,结合前期技术建立的免疫学快速检测技术,对融合表达产物的抗原特性进行初步的分析。结果制备的单克隆抗体抗原抗体反应性良好,效价较高,融合表达抗体蛋白能够很好的与3种相应药物反应。结论本研究初步建立了特异性较高的3种药物的融合表达抗体的制备方法,且该抗体具有良好的反应原性。     

分子模拟在分子印迹技术中的应用研究

分子印迹技术应用到食品安全检测领域(农药与兽药残留检测),正成为国内外研究的热点,而分子模拟应用于分子印迹技术,可优化功能单体的筛选、分子识别机理的研究、印迹体系等几个方面。     

分子印迹技术在致病菌检测中的应用进展

分子印迹技术是一种模拟酶-底物或抗体-抗原之间的相互作用,以目标物为模板,合成具有专一识别性能的人工受体的技术。前期研究对象多为农药、兽药等有机小分子及蛋白质类生物大分子。近年来,研究已拓展到超大“分子”——细胞,特别是细菌印迹在致病菌快速检测领域应用前景广阔。本文介绍了分子印迹技术的原理、细菌印迹模板的选择及印迹聚合物的制备方法,并总结了分子印迹技术在致病菌检测中的应用,并对其应用前景做出了展望。     

多酚-蛋白质相互作用分析技术研究进展

食品组分间的相互作用是食品科学研究领域的核心问题之一。本文按照直接和间接方式分类总结了多酚-蛋白质相互作用的分析方法,详细介绍了紫外-可见吸收光谱法、傅里叶变换红外光谱法、拉曼光谱、原子力显微镜、等温滴定量热法、分子对接、分子动态模拟等多种分析方法,并列举了这些技术在研究多酚-蛋白质相互作用中的特点和实例,以期为食品科学领域中多酚-蛋白质相互作用的相关研究工作提供参考,为食品其它组分间的相互作用提供借鉴。最后,本文探讨了多酚-蛋白质相互作用的研究思路与发展方向,探讨了开展此类相互作用研究的食品加工学意义。     

氨基酸对淀粉结构形貌及热致相变行为的影响

以玉米淀粉为研究对象,采用传统仪器表征技术和分子动力学模拟相结合的方式,系统研究了氨基酸对淀粉结构形貌及热致相变行为的影响。研究结果表明,酸性谷氨酸和碱性赖氨酸使体系pH值由7.13分别变为3.27和9.72,较强的酸碱性一定程度破坏淀粉颗粒形貌及内部结构,使颗粒表面变粗糙及内部相对结晶度提高。在氨基酸/淀粉共混溶液体系中,氨基酸分子与淀粉分子的氢键相互作用随着氨基酸含量的增大逐渐增强。三种氨基酸在不同含量条件下均能抑制淀粉分子糊化,其中含量为10%的甘氨酸、赖氨酸和谷氨酸使淀粉的糊化峰值温度分别提高了3.71℃、6.00℃和5.58℃。分子动力学模拟技术为氨基酸影响淀粉分子相变行为的作用机制提供了有力的数据。分析结果表明,氨基酸分子通过影响淀粉分子周围水分子的分布,导致体系中与淀粉分子发生氢键相互作用的水分子数目减少,使淀粉构象稳定性提高,进而抑制淀粉的溶胀和糊化等相变行为。     

大鼠肠囊外翻法分析核桃肽吸收特性及抗氧化肽筛选鉴定

本研究通过大鼠肠囊外翻法探讨了<3 kDa核桃蛋白肽模拟胃肠消化产物的吸收特性,以抗氧化能力(DPPH自由基清除率、ABTS⁺自由基清除率、Fe²⁺螯合率)和活性肽吸收率为指标筛选核桃肽在肠道吸收的最优条件,并应用模拟分子对接技术和Nano-HPLC-MS/MS技术对吸收肽组分进行筛选和鉴定,得到能够以完整形式被吸收并发挥抗氧化活性的新型核桃源肽。结果表明:当核桃肽消化产物吸收浓度为6 mg/mL,吸收时间为2 h时,其抗氧化活性最高且在小肠吸收率最高:进一步通过Nano-HPLC-MS/MS鉴定结果表明0.5～1 kDa活性肽数量最多,其中位于C端/N端氨基酸主要集中在Pro、Thr、Leu,鉴定出33条活性肽能够以完整形式被吸收,穿过肠道屏障;最后通过分子对接技术与DPP-Ⅳ相结合,获得三条结合能最低的活性肽NLRFPL、NPDDEFRPQ、KGHLFPN,其结合能分别为-8.8、-8.6、-8.6 kal/mol,其中KGHLFPN抗氧化能力最强。综上,<3 kDa核桃肽模拟胃肠道消化能够释放抗氧化活性更高且能够被小肠吸收的...     

注塑模阀式浇注成型的分子定向分析

通过对注塑成型分子取向形成机理的研究,基于CAE软件分析了阀式浇注成型过程中的分子取向,并进行实例模拟分析,获得了较好效果,为改善注塑工艺条件和提高注塑产品质量提供了理论依据。     

分子模拟在气固吸附机理研究中的应用进展

计算量子化学、蒙特卡洛、分子动力学三种分子模拟方法在气固吸附的机理研究方面应用越来越广泛。计算量子化学从分子水平,采用不同团簇模型研究吸附机理,阐明分子的构象以及分子间的相互作用力;巨正则蒙特卡洛模拟方法采用M etropolis取样方法生成吸附质粒子的随机构型,从微观和宏观角度研究固体表面的吸附现象;分子动力学方法求解粒子的运动方程,得到各粒子的运动轨迹,再经时间平均得到宏观吸附性质,也可结合其他方法得到一些常规方法无法得到的微观信息。分子模拟在气固吸附机理研究应用中还存在多种问题(如缺乏势能参数等),而将量子化学和分子力学多种方法联合应用则有可能突破自身局限,成为分子模拟领域的发展新趋势。     

硫酸酯化对测定多糖分子量的干扰性研究

硫酸酯化赋予了多糖独特的抗病毒、抗凝血等生物活性,但其活性严格受控于分子量大小。然而,用于检测硫酸多糖分子量的方法仍然采用葡聚糖为标准品,必然出现对活性硫酸多糖分子量的误判。本文通过对比标准葡聚糖和葡聚糖硫酸酯的特征粘性参数,观察两种多糖的流变力学差异性;并采用改良Mark-Houwink-Sakurada(MHS)模型和常规柱层析技术探讨硫酸酯化对多糖分子量测定的干扰性。结果发现:葡聚糖与葡聚糖硫酸酯表现出不同的流体力学性质,葡聚糖浓度与比浓粘度关系式斜率为正,而葡聚糖硫酸酯浓度与其比浓粘度关系式斜率为负;改良MHS模型发现,两种多糖的DB方程式特性常数出现明显差异;凝胶柱层析分析发现,如果采用葡聚糖为标准品,葡聚糖硫酸酯的分子量会远大于其真实值。以上结果说明,硫酸酯化会对多糖的流变特性产生影响,是造成常规检测方法误判硫酸多糖分子量的根本原因。     

肾素与抑制性地肤子皂苷相互作用的分子机制

地肤子中的木鳖子皂苷Ic和2’-O-β-D-吡喃葡萄糖木鳖子皂苷Ic有较强抑制肾素体外活性的功能。分子对接证实两皂苷与肾素结合较好,分别形成9 个和4 个氢键,氨基酸Ser230与Tyr231是氢键作用的关键残基,而Ala229、Met303、His301、Asp38、Arg82、Tyr83与Ile137则对疏水结合起重要作用。分子动力学模拟约1 000 ps后,两复合物平衡,均方根偏差分别为0.224 nm和0.219 nm,两皂苷降低了肾素链开始约160 个氨基酸的均方根波动。分子力学泊松-波尔兹曼表面积法获得的结合自由能分别为－44.36 kcal/mol与－62.46 kcal/mol,其中主要驱动力是静电和范德华作用,而极性溶剂化能则强烈阻碍结合。3 种方法综合揭示了两种地肤子皂苷抑制肾素的分子机制。     

Molecular simulations of benzene and PAH interactions with soot

Molecular mechanics simulations and ab initio calculations were performed to investigate the mechanism of PAH-soot adsorption. Partitioning of benzene, naphthalene, fluorene, phenanthrene, anthracene, pyrene, fluoranthene, benzo[a]anthracene, benzo[k]fluoranthene, benzo[a]pyrene, and benzo[g,h,i]perylene between water and soot was modeled with classical and quantum mechanical calculations in order to determine a method for predicting log(K(d)) values. In both cases, the predicted mechanism of adsorption is interaction of the pi-electrons in the PAH and soot (i.e., pi-pi van der Waals forces). Solvation energies, the energy difference between the solute in the gas phase and in the model aqueous phase, calculated with molecular mechanics did not follow the observed solubilities of the PAHs. Molecular dynamics simulations overestimate the favorability of PAHs in the aqueous phase. Hence, the partitioning between the aqueous phase and soot does not accurately correlate with observed log(K(d)) values. Models of PAH adsorption using structures from molecular mechanics and energies from ab initio calculations do produce water-soot partitioning energies that correlate well with observed log(K(d)) values. The log(K(d)) values for benzene, anthracene, fluorene, and benzo[a]pyrene were predicted based on the correlation between calculated partitioning energies and observed log(K(d)) values. Results presented here suggest that partitioning of PAHs onto soot should depend on the size of the PAH, the planarity of PAH molecule, and the aromaticity of the compound. The methodology developed bythis research can be used to predict PAH K(d) values that have not yet been measured.     

高效凝胶渗透色谱法检测菊糖相对分子质量

为了建立利用高效凝胶渗透色谱测定菊糖相对分子质量的方法,采用GPC 色谱柱,示差折光检测器检测,以三蒸水为流动相,流速0.8ml/min,柱温30℃。结果表明不同分子量标准右旋糖酐的保留时间与相应的相对分子质量对数值(lgMw)在相对分子质量1.0 × 103～2.5 × 104 范围内具有良好的线性关系(r= 0.9894),精密度实验RSD 为0.24%,重现性实验RSD 为0.21%,稳定性实验RSD 为0.38%,准确度实验相对误差在0.4% 左右。该法简便、快速、灵敏度高,精密度、重现性及稳定性均较好。用此法检测热回流、超声、微波三种提取工艺得到的菊糖相对分子质量分别为：热回流提取3500,超声提取2405,微波提取3864。     

重组小分子多肽的SDS-PAGE分析方法

比较了小分子多肽SDS PAGE的各种显色方法 ,结果表明 ,考马斯亮蓝R 2 5 0染色需要 3μg以上的样品 ,相对分子质量 30 0 0左右的肽才能得到清晰条带 ,而对含量低的基因工程产物不能显色 .银染可用于检测微量的分子多肽 ,银染过程中用戊二醛和甲醛进行敏化而减少固定时间 ,可显著提高检测灵敏度 ,是检测微量基因工程产物的好方法     

脱氮硫杆菌ATCC25259 SQR蛋白及突变体的结构分析与活性研究

本文研究了通过Discovery Studio 3.5利用同源建模法构建了脱氮硫杆菌ATCC25259的硫化物:醌氧化还原酶(Sulfide:quinone oxidoreductase,SQR)野生型蛋白及突变体蛋白模型,通过GROMACS 5.1.2对所有模型进行分子力学及分子动力学的优化,使蛋白模型处于能量较低且结构稳定的状态。使用PROCHECK,Verify 3D和Pro SA三种模型评价方法对模型进行评价,表明蛋白模型具有较高的合理性。使用该蛋白模型计算蛋白相互作用、SAS及能量值。将构建好的SQR及突变体的表达载体转入大肠杆菌BL21(DE3)诱导表达分子量约65 ku的蛋白。使用镍柱亲和层析纯化经大量表达含有6×His标签的野生型与突变体蛋白,采用已经建立的SQR活性测定方法,进行酶活性测定实验,结果表明突变体酶活性较低。从模拟计算与实验验证两方面说明SQR C端α螺旋结构对蛋白的结构稳定性具有重要影响,蛋白结构稳定性降低,从而酶活性降低。     

Multiscale Biomechanics of Tomato Fruits: A Review

Bruising and other mechanical damage to fruit caused by external forces during and postharvesting is manifested at the macroscale but is ultimately the result of failure of cells at the microscale. However, fruits have internal structures and cells from different tissue types react differently to application of an external force. Not much is known about the effects of such forces on single cells within tissues and one reason for this is the lack of multiscale models linking macro- (organ or whole fruit), meso- (tissue), and micro- (cell) mechanics. This review concerns tomato fruits specifically as this is an important crop and is an excellent exemplar of past and proposed research in this field. The first consideration is the multiscale anatomy of tomato fruits that provides the basis for mechanical modeling. The literature on experimental methods for studying multiscale mechanics of fruit is then reviewed, as are recent results from using those methods. Finally, future research directions are discussed, in particular the combination of work over all scales. It is clear that a bottom-up approach incorporating single-cell mechanics in finite element models of whole fruit assumed to have internal structures is a promising way forward for tomato fruits but further method developments may be needed for these and other fruits and vegetables, in particular recovery of representative single cells from tissues for mechanical characterization.     

分子蒸馏和同时蒸馏萃取法分析树苔浸膏的化学成分

采用分子蒸馏法和同时蒸馏萃取法与气相色谱-质谱仪联用对树苔浸膏的化学成分进行分析。结果表明：采用同时蒸馏萃取法共鉴定出85种化学成分,分子蒸馏法鉴定出61种成分,两种不同前处理方式所得萜类物质差异较大,同时蒸馏萃取法所得萜类成分种类多于分子蒸馏法,但两种不同方式提取的主要成分相同,均鉴定出苔黑酚单甲醚、分歧扁枝衣素单甲醚、扁枝衣酸乙酯、柔扁枝衣酸甲酯、β-苔黑酚羧酸甲酯、赤星衣酸乙酯、苔黑酚羧酸乙酯、柔扁枝衣酸乙酯、棕榈酸乙酯、油酸乙酯、亚麻酸乙酯和亚油酸乙酯等成分,而且所占比例较大(相对含量76%以上),为构成树苔浸膏典型苔清香的关键成分,同时,这些成分在分子蒸馏的重组分中得到较好的富集。     

RAPD技术在酿酒酵母分类鉴定与遗传育种中的应用

随机扩增多态性DNA(RAPD)具有快速、简便和灵敏等优点,在酿酒酵母的分子鉴定和分类、菌种分离纯化和污染检验、探索种属间亲缘关系和进化过程以及基因定位和辅助育种等研究中具有广阔的应用前景。本文对RAPD在酿酒酵母研究中的应用进行了综述,并且着重探讨了在上述研究应用中的缺点及改进方法。