酵母β-葡聚糖水解酶的表达及应用

酵母β-葡聚糖是一种具有多种生物功能的细胞壁结构多糖,但天然的酵母β-葡聚糖水溶性较差,影响了其在医疗、保健食品和化妆品行业中的应用。作者通过β-1,3-葡聚糖水解酶Gly5m和β-1,6-葡聚糖水解酶BT3312水解酵母β-葡聚糖制备小分子酵母葡聚糖,提高其水溶性。以大肠杆菌为宿主,异源表达β-1,3-葡聚糖水解酶Gly5m和β-1,6-葡聚糖水解酶BT3312。在25℃条件下,添加0.2 mmol/L IPTG诱导后,Gly5m和BT3312的最高酶活分别为1 086 U/mL和2 355 U/mL。酵母β-葡聚糖经过Gly5m和BT3312水解后,溶解率分别提高了2.6倍和2.4倍。采用Gly5m和BT3312共同水解,酵母β-葡聚糖溶解率提高了3.2倍(水溶性酵母葡聚糖的质量浓度为12.5 g/L)。因此,Gly5m和BT3312在提高酵母葡聚糖的水溶性和制备小分子酵母葡聚糖领域具有重要的应用价值。     

内源性物质对不同品种大米淀粉消化性的影响

近年来培育出了低高血糖生成指数（GI）大米品种,但是其产生低GI作用机理并不明确,内源性非淀粉物质作为大米关键成分,对不同GI大米淀粉消化率的影响值得探讨。本研究以典型的两种不同GI大米作为研究对象,探究了去除内源性非淀粉物质对大米淀粉体外消化性、理化性质和微观结构的影响。结果表明,对于低GI品种,蛋白质和膳食纤维的去除显著促进了淀粉消化,使最终消化率提升了7.37%~13.28%,但高GI品种的内源性非淀粉物质对于淀粉消化性的影响并不显著。在理化性质上,蛋白质和膳食纤维的去除将淀粉的膨胀力显著提升至17.83±0.30g/g~13.44±0.27g/g,显著改变了米粉的糊化特性和热力学特性,从而使其更容易糊化和消化。在微观结构上,去除蛋白质和膳食纤维使淀粉颗粒结构减小了3~8 μm,蛋白质、膳食纤维和淀粉的相互作用提高了米粉的有序度和聚集结构。     

壳聚糖-聚乙烯醇固定化细胞在生物转化合成烟酸中的应用

传统的腈水解酶游离催化剂在腈类化合物生物转化过程中存在易失活、稳定性低、重复利用率不高等特点，本研究采用复合固定方式对基因工程腈水解酶进行固定化以期提升其应用性能。通过固定化壳聚糖和聚乙烯醇（PVA）作为包埋材料，获得了具有高机械强度和酶活性的固定化细胞。初步探究了固定化聚乙烯醇和壳聚糖的浓度及固定剂的优选条件，分别为80g/L的PVA、40g/L的壳聚糖及60g/L三聚磷酸钠的饱和硼酸溶液；与游离细胞相比，固定化细胞的热稳定性和贮藏稳定性均显著提高，可增加约2倍；在525min的转化时间内，采用底物流加模式可转化合成烟酸208g/L。本文为复合固定化催化剂在腈化合物生物转化及烟酸合成中的应用奠定了坚实基础。     

α-1,3-葡聚糖的精制、鉴定及其系列寡糖的制备与序列表征

目的:提取α-1,3-葡聚糖并获得系列α-1,3-葡聚寡糖。方法:以香菇子实体粗提粉为原材料,依次经生理盐水(0.9%Na Cl)和水溶解提取,然后用质量分数5%Na OH和质量分数0.05%Na BH4溶解,调节p H值至中性再分离提取的分级沉淀策略,获得了依次命名为LFⅠ、LFⅡ、LFⅣ、PⅢ和PⅣ的5个不同组分,再利用红外光谱(infrared spectroscopy,IR)和核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)对PⅣ结构进行鉴定,然后利用酸解法对PⅣ进行寡聚化,并利用常压色谱Bio-Gel P4柱进行分离,同时对每个组分利用基质辅助激光解吸-电离质谱(matrix assisted laser desorption ionization mass spectrometry,MALDI-MS)或电喷雾离子化质谱法(electrospray ionization mass spectrometry,ESI-MS)进行表征。结果:结构分析表明PⅣ为线性α-1,3-葡聚糖,10 mmol/L三氟乙酸(trifluoroacetic acid,TFA)中,100℃处理2 h为较佳的水解条件,经过Bio-Gel P4柱分离获得的各个组分被依次鉴定为α-1,3-2~α-1,3-13糖。结论:实现α-1,3-葡聚糖的分级精制与结构鉴定,成功获得结构确定的系列α-1,3-葡聚寡糖。     

高渗胁迫对光滑球拟酵母蛋白质组的影响

光滑球拟酵母(Torulopsis glabrata)在生产丙酮酸的过程中,发酵液渗透压不断提高,导致细胞生长缓慢,影响丙酮酸的持续积累。实验通过二维电泳和同位素标记相对和绝对定量(iTRAQ)技术,比较不同渗透压条件下蛋白质组的差异。结果表明,在渗透压为1 765、2 603和3 324 mOsmol/kg时,相对于对照条件(860mOsmol/kg),分别有125、91和109个蛋白表达水平上调,94、89和78个蛋白表达水平下调,其中中心代谢和能量代谢途径的蛋白质表达量明显提高。此外,研究还发现,渗透压胁迫可诱导超氧化物歧化酶和富脯蛋白的表达量增加,前者可能和高渗环境下活性氧簇的积累有关,而后者可能与胞内脯氨酸的积累有关。该文为后续研究如何提高T.glabrata抵御高渗胁迫的能力提供理论依据。     

甘氨酸、脯氨酸促进高渗环境下Yarrowia lipolytica发酵甘油产赤藓糖醇

解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)可很好地发酵甘油生产赤藓糖醇。NaCl作为渗透压调节剂提升发酵体系渗透压有利于提高赤藓糖醇产量,但高渗会抑制酵母生长,延长发酵周期,降低生产强度。该研究以甘氨酸、脯氨酸为渗透压保护剂,在高渗环境下,研究其如何提升酵母细胞耐高渗能力。结果发现,Y.lipolytica可吸收胞外甘氨酸和脯氨酸并在胞内积累以抵御高渗胁迫,并显著提升高渗环境下的菌体量,促进赤藓糖醇的高效合成。在7 L发酵罐水平,初始渗透压为4.17±0.17 osmol/kg时,发酵初始添加30 mg/L甘氨酸和40 mg/L脯氨酸,发酵时间由108 h减少到90 h,赤藓糖醇最终产量达到了93.6±4.2 g/L,生产强度为1.04±0.05 g/(L·h),产物得率为0.49±0.03 g/g,分别比未添加保护剂时增加了4.12%,25.3%和4.26%。     

离子交换法纯化氨基葡萄糖

以重组大肠杆菌的发酵液为原料,用离子交换法分离提取发酵液中的氨基葡萄糖。研究了阳离子交换树脂001×8吸附氨基葡萄糖的影响因素和动力学性质。确定最优工艺条件为:缓冲液pH=2.2,温度30℃,洗脱液0.7mol/L的硫酸铵溶液。层析柱Ф1 cm×10 cm,填料6 mL,进样量192 mL,进样流速3.19 BV/h(即每小时流过样品的体积为填充树脂床容积的3.19倍),洗脱流速3.8 BV/h,在此工艺条件下,吸附率达到95%,洗脱率达到98.35%。     

离子交联法制备聚唾液酸/壳聚糖纳米粒

以聚唾液酸和壳聚糖为原料,多聚磷酸钠为交联剂,采用离子交联法制备聚唾液酸/壳聚糖纳米粒。结果表明:当聚唾液酸质量浓度为1.25 mg/mL,壳聚糖质量浓度为1.00 mg/mL,壳聚糖与聚唾液酸质量比为2∶1,多聚磷酸钠质量浓度为0.15 mg/mL,滴加速度为1滴/s时,所制备的聚唾液酸/壳聚糖纳米粒粒径最小,平均粒径为217.2 nm,纳米粒粒径分散指数为0.236。以牛血清白蛋白(BSA)为模型药物,包封率为(44.95±1.22)%,载BSA率为(28.90±0.78)%。离子交联法制备聚唾液酸/壳聚糖纳米粒操作简单快捷,不使用有机溶剂,所得纳米粒粒径较小,有望成为蛋白类药物的载体。     

壳聚糖基抗菌材料的制备及在洗衣机中的应用研究

以壳聚糖(CTS)为主要基材,结合无机抗菌剂Ag、Cu,制备了Ag/Cu-CTS复合抗菌颗粒及一种天然无污染的应用于机洗过程的抗菌材料。对Ag/Cu-CTS复合抗菌颗粒的制备条件及其性能进行研究。考察Ag质量分数、致孔剂用量、交联剂体积分数、交联温度等对抗菌颗粒性能的影响。通过颗粒机械强度、傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)对复合颗粒进行综合性能评估,并对Ag/Cu-CTS复合抗菌颗粒在机洗中的应用进行评估。结果表明,在Ag质量分数为40%、致孔剂用量为2.5 mL、交联剂体积分数为1.0%、交联温度为45℃条件下制备的Ag/Cu-CTS复合抗菌颗粒抑菌效果最好。     

壳寡糖改善HepG2细胞胰岛素抵抗作用及机制研究

壳寡糖(chitooligosaccharides, COS)是一种具有多种生物活性的低聚寡糖,该文探究了COS对HepG2细胞胰岛素抵抗的影响作用。通过胰岛素诱导HepG2细胞建立胰岛素抵抗模型,评估COS及其单体组分(聚合度2～4)对其缓解作用。结果显示,COS显著提高产生胰岛素抵抗HepG2细胞的葡萄糖消耗量,促进其葡萄糖代谢。进一步评估不同聚合度的COS单体发现,壳二糖和壳四糖对胰岛素抵抗的肝细胞无显著改善效果,而壳三糖显著提高胰岛素抵抗HepG2细胞的葡萄糖消耗量。另外,COS及壳三糖显著提高胰岛素受体(insulin receptor, IR)、胰岛素受体底物1(insulin receptor substrate 1, IRS-1)、葡萄糖转运蛋白4(glucose transporter 4, GLUT4)蛋白水平,活化蛋白激酶B(protein kinase B, PKB/Akt)以及改善相关基因转录水平。综上,COS通过介导Akt/GLUT4通路改善HepG2细胞的胰岛素抵抗,壳三糖在促进糖代谢中表现最优。