酿酒酵母异源合成柠檬烯的研究进展

植物萜类化合物是以异戊二烯为结构单位的一大类植物天然的次生代谢产物。柠檬烯属于单萜类化合物,具有抑菌、增香、抗癌、止咳、平喘等多种功能,因此在食品、药品、化妆品、医疗等领域具有广泛的应用前景。目前柠檬烯的生产主要是从植物中提取,受到季节性原材料、产物分离纯化复杂、产率低等因素的限制,而化学合成又存在能耗高、污染严重等缺点。随着合成生物学技术的兴起,诞生了以微生物生物合成法生产柠檬烯的新方法,该方法具有能耗低、绿色环保、可持续等优势。然而微生物法合成柠檬烯也存在低产量、低效率等问题,这就限制了其商业化,因此构建高效的异源合成柠檬烯微生物细胞工厂,实现微生物发酵法替换传统的植物提取法,具有重要的经济与社会效益。本文主要回顾了近几年利用代谢工程改造酿酒酵母异源合成柠檬烯取得的成就,阐述了以酿酒酵母作为底盘微生物,利用代谢工程和合成生物学的手段构建高产柠檬烯的合成策略,还讨论了如何减轻柠檬烯对宿主细胞的毒性和提高宿主对柠檬烯的耐受性。     

利用RNAi技术研究基因PDIDSM_85260和PDIDSM_08010表达对柠檬烯转化生成α-松油醇的影响

前期工作通过组学数据分析、蛋白分离纯化以及质谱鉴定,发现一些基因可能参与调控柠檬烯微生物转化生成α-松油醇的过程,比如PDIDSM_85260和PDIDSM_08010等。为进一步验证这些基因的功能,利用RNAi技术构建了基因PDIDSM_85260和PDIDSM_08010的干涉载体,并通过农杆菌介导转化到指状青霉DSM62840的菌丝中,经过一系列实验的验证,得到干涉菌株,并对这两个基因的功能进行研究。结果表明,与野生型菌株相比,基因PDIDSM_85260和PDIDSM_08010的干涉菌株通过微生物转化得到的α-松油醇含量均有不同程度的下降,说明基因PDIDSM_85260和PDIDSM_08010可能参与调控柠檬烯的生物转化过程。     

硫磺/萜烯低聚物的制备及其热稳定性

以单萜烯烃(R)-(+)-苧烯为共聚单体,采用"反硫化"的方法将萜烯与单质硫磺直接混合进行本体熔融自由基共聚反应,得到具有良好溶解性的富硫低聚物。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振波谱(¹H NMR和¹³C NMR)、拉曼光谱(Raman)、元素分析(EA)和凝胶渗透色谱(GPC)对低聚物的化学结构和组成进行了表征,并且探索了投料比、反应时间以及反应温度对硫磺-萜烯低聚物(PSL)的结构和性能的影响。又采用热重分析(TGA)和差示扫描量热法(DSC)考察了该低聚物的热稳定性。结果表明:该聚合方法所制备产物具有良好的热稳定性、溶解性和粘接性。反应产物中硫磺的含量随硫磺投料的增多而增加。对于苧烯-硫磺的共聚物(PSL),当反应时间为2 h、反应温度为210℃时,所得产物综合性能最佳。     

硼钨杂多酸盐催化合成柠檬烯-1,2-环氧化物的工艺优化

为提高柠檬烯-1,2-环氧化物收率,采用正交试验法,优选硼钨杂多酸盐的最佳制备工艺。通过单因素试验研究了催化剂制备工艺中稀硫酸-钨酸钠物质的量比、钨酸钠-硼酸物质的量比、十六烷基三甲基氯化铵（cetyltrimethyl ammonium chloride,CTMA）-钨酸钠物质的量比、合成温度及合成时间对柠檬烯-1,2-环氧化物收率的影响,利用正交试验法优化最佳制备工艺条件。结果：当稀硫酸-钨酸钠物质的量比1.5∶1、钨酸钠-硼酸物质的量比3∶1、CTMA-钨酸钠物质的量比1∶3、合成温度80 ℃、合成时间1 h时,柠檬烯-1,2-环氧化物的收率可达到4.351 6%。对最优条件下制备的催化剂进行表征分析,表明硼酸、季铵盐均已成功接枝到活性中心上,并且硼钨杂多酸盐催化剂保持Keggin结构的基本骨架,是一种微孔的晶体结构,分子式为C19H44W3BNO18。     

调味大料油香气成分的研究

应用布兰特-詹斯提取技术从调味大料油中分离出香气成分富集物,然后利用气相色谱/质谱/计算机联用技术对香气成分进行分析。结果表明调味大料油的主要香气成分为:大茴香脑88．01%、龙蒿脑2．16%、柠檬烯2．00%、小茴香灵0．43%等。     

响应面法优化香圆皮柠檬烯提取工艺

在单因素实验基础上,采用响应面法对香圆皮柠檬烯提取工艺进行优化。以香圆成熟果皮为主要原料,采用水蒸气蒸馏法进行柠檬烯提取工艺研究。通过单因素实验,确定以碳酸钠为盐析组分,选择料液比、盐用量、提取时间这3个因素作为自变量,应用响应面法来优化柠檬烯的提取工艺。分离得到的柠檬烯产品经GC-MS和红外表征鉴定。结果表明,柠檬烯提取的最佳工艺参数为:液料比4.6:1,碳酸钠用量1.05 g,提取时间63 min,在此条件下,柠檬稀得率理论值可达2.75%,验证值为2.76%,与理论值十分接近。表明该模型能较好地预测柠檬烯得率。     

顶空-气质联用对芹菜叶粉贮藏过程中挥发性成分变化研究

采用顶空-气相色谱质谱联用技术(headspace gas chromatography mass spectrometry,HS-GC-MS)对贮藏后芹菜叶粉挥发性成分进行检测,研究芹菜叶粉挥发性成分的变化。结果表明:新鲜芹菜叶粉中挥发性成分由柠檬烯(88.03%)、月桂烯(4.09%)、芹子烯(3.55%)、罗勒烯(3.4%)、环庚三烯(1.2%)、石竹烯(0.92%)组成。常温避光贮藏6个月后,芹菜叶粉中挥发性成分由柠檬烯(79.13%)、对乙基苯乙酮(12.08%)、dl-樟脑醌(6.55%)、月桂烯(1.73%)、环庚三烯酮(1.21%)、2'-羟基-3-苯基苯丙酮(0.51%)组成。贮藏期间,芹菜叶粉中柠檬烯、月桂烯和罗勒烯发生氧化可能生成对乙基苯乙酮、dl-樟脑醌,芹子烯和石竹烯发生氧化可能生成2'-羟基-3-苯基苯丙酮,环庚三烯发生氧化可能生成环庚三烯酮。同时,感官评价表明,贮藏后的芹菜叶粉香味减弱,品质下降。可能是因为芹菜叶粉中挥发性成分发生氧化等化学反应,挥发性成分含量下降,使芹菜叶粉的香味发生改变。因此,芹菜叶粉中挥发性成分,如柠檬烯、月桂烯、芹子烯、罗勒烯、石竹烯可作为芹菜及其制品品质评价的参考指标。     

柠檬烯脂质体的乙醇注入法制备及其体外释放

为提高柠檬烯稳定性,增加其水溶性,采用乙醇注入法制备了柠檬烯脂质体。以包封率为指标,考察了影响脂质体制备的一些重要的工艺参数,优化了制备柠檬烯脂质体的工艺条件,得到了最佳的工艺条件为:芯材:胆固醇:吐温80:大豆卵磷脂=0.2:0.1:1:10(质量比),醇水体积比1:10,最大包封率为86.6%。体外释放结果显示,经过25h,脂质体在模拟胃液和模拟肠液中的释放率分别为12%和18%;因而,脂质体改善了柠檬烯的水溶性,增加了其稳定性,对柠檬烯有较好的保护及缓释效果,这有利于提高其生物利用率。     

减压蒸馏分离柑桔皮精油中柠檬烯的研究

采用减压蒸馏分离椪柑皮精油中柠檬烯,对分离得到的产物通过测定折光率、比旋光度和相对密度等进行了鉴定,同时运用气相色谱-质谱联用技术分析了产物的成分,实验还探讨了蒸馏时间、蒸馏温度对柠檬烯分离效果的影响,结果表明,在真空度为0.1MPa下,柠檬烯最佳分离条件为:蒸馏温度170℃、蒸馏时间10min,此条件下的脱萜率约为92.38%。     

几种单环单萜化合物在农药中的应用

综述几种典型单环单萜柠檬烯、紫苏醛、薄荷酮、香芹酮、薄荷醇等化合物在农药中应用及其研究进展．包括对螨虫、线虫、伊蚊、桉蚊、库蚊等的驱避、毒杀作用和对甲虫、松树象鼻虫等的拒食作用。以及对大肠杆菌、伤寒沙门氏菌、李氏特菌、弧菌等菌的杀菌作用和对马铃薯、郁金香等抑制生长作用。