D-塔格糖与L-阿拉伯糖异构酶的研究进展

D-塔格糖是一种天然的低能量填充型甜味剂,并具有抑制高血糖、改善肠道菌群和不致龋齿等多种生理功效。D-塔格糖是一种稀有糖,因此通常利用化学转化或生物转化方法进行大量生产。L-阿拉伯糖异构酶是生物法工业化生产D-塔格糖的有效酶。文中对D-塔格糖的性质、功能及利用L-阿拉伯糖异构酶生产D-塔格糖的研究新进展进行了综述。     

大肠杆菌L-阿拉伯糖异构酶的克隆表达及D-塔格糖的制备

将大肠杆菌K-12中的L-阿拉伯糖异构酶基因araA克隆到载体pET-28a上,并转化入大肠杆菌BL21(DE3)中表达.通过SDS-PAGE分析发现,重组菌株能表达出大量可溶性酶蛋白.以重悬菌液为酶源、D-半乳糖为底物,对酶转化D-塔格糖的条件进行测定.结果表明:D-塔格糖的最佳转化温度为60℃.在pH79的范围中,D-塔格糖的转化率均能达到30%40%.加入Mn2+、Ca2+、Co2+和Mg2+均能够使D-塔格糖的转化率提高,EDTA处理后的酶明显不具备催化能力,加入Mn2+后能使酶液恢复催化能力,但并不随着Mn2+浓度的提高而增大.     

L-阿拉伯糖异构酶粗酶性质及其生物合成塔格糖的研究

从筛选的一株乳酸菌中得到L-阿拉伯糖异构酶,该酶能把D-半乳糖异构成D-塔格糖。L-阿拉伯糖异构酶粗酶的最适反应温度和pH分别为60℃和7.0;在pH4.0～8.0的范围内和30～60℃下具有较好的稳定性。Mn2 、Li 、Zn2 、Cu2 等离子对该酶有激活作用,而Ba2 、Mg2 、Fe2 几乎完全抑制酶活。用L-阿拉伯糖异构酶的粗酶、10%和40%的湿重细胞转化生成塔格糖,最适半乳糖浓度0.83mol/L,40%的湿重细胞反应72h后,转化率达到38.9%。     

L-阿拉伯糖异构酶粗酶性质及其生物合成塔格糖的研究

从筛选的一株乳酸菌中得到L-阿拉伯糖异构酶,该酶能把D-半乳糖异构成D-塔格糖。L-阿拉伯糖异构酶粗酶的最适反应温度和pH分别为60℃和7.0;在pH4.0～8.0的范围内和30～60℃下具有较好的稳定性。Mn2+、Li+、Zn2+、Cu2+等离子对该酶有激活作用,而Ba2+、Mg2+、Fe2+几乎完全抑制酶活。用L-阿拉伯糖异构酶的粗酶、10%和40%的湿重细胞转化生成塔格糖,最适半乳糖浓度0.83mol/L,40%的湿重细胞反应72h后,转化率达到38.9%。      

苯基硼酸/季铵盐离子溶剂萃取分离塔格糖

采用苯基硼酸/季铵盐离子对溶剂萃取塔格糖。通过单因素实验,考察pH、苯基硼酸浓度、溶剂比对塔格糖萃取率和选择性的影响。进一步利用响应面分析优化得到最佳萃取条件为:pH11.0,苯基硼酸浓度0.10mol/L,溶剂比1.0,此时塔格糖的萃取率为65.7%,选择性系数为36.8,塔格糖的回收率为92.3%。      

化学法合成D-塔格糖的研究

研究了D-塔格糖的化学法生产工艺过程,通过单因素实验,确定了以D-半乳糖为原料进行化学法合成D-塔格糖的工艺条件。结果表明,当CaCl2（催化剂）的添加量在0.01～0.03mol/L,反应时间在20～40min,并用醋酸、CO2、磷酸中和时,D-塔格糖产率较高。通过正交实验优化反应条件,最终确定以0.02mol/L的CaCl2为催化剂,反应时间30min,用醋酸中和金属氢氧化物D-塔格糖复合物时,D-塔格糖的产率最高,可达到49.05%。      

苯基硼酸/季铵盐离子溶剂萃取分离塔格糖

采用苯基硼酸/季铵盐离子对溶剂萃取塔格糖.通过单因素实验,考察pH、苯基硼酸浓度、溶剂比对塔格糖萃取率和选择性的影响.进一步利用响应面分析优化得到最佳萃取条件为:pH11.0,苯基硼酸浓度0.10mol/L.溶剂比1.0,此时塔格糖的萃取率为65.7%,选择性系数为36.8,塔格糖的回收率为92.3%.     

化学法合成D-塔格糖的研究

研究了D-塔格糖的化学法生产工艺过程,通过单因素实验,确定了以D-半乳糖为原料进行化学法合成D-塔格糖的工艺条件.结果表明,当CaCl2:(催化剂)的添加量在0.01～0.03mol/L,反应时间在20～40min,并用醋酸、CO2、磷酸中和时,D-塔格糖产率较高.通过正交实验优化反应条件,最终确定以0.02mol/L的CaCl2为催化剂.反应时间30min,用醋酸中和金属氢氧化物D-塔格糖复合物时,D-塔格糖的产率最高,可达到49.05%.     

交联海藻酸钠-明胶固定化L-阿拉伯糖异构酶的研究

以海藻酸钠和明胶为载体,对L-阿拉伯糖异构酶进行固定化。为增强固定化酶的稳定性,又用戊二醛对其进一步交联。研究了海藻酸钠及明胶浓度、CaCl2浓度、硬化时间以及戊二醛浓度等因素对固定化效果的影响,并对固定化酶的酶学性质进行了研究。结果表明最佳固定化条件为:海藻酸钠浓度2.0%、明胶浓度2.0%、硬化时间6h、CaCl2浓度4.0%、戊二醛浓度0.02%,该条件下所得酶活回收率最高为82%,且具有较好的操作稳定性,重复操作7次后酶活损失不到50%。与游离酶相比,固定化酶的最适反应pH及反应温度没有变化,但pH稳定性和耐热性都有所提高。      

交联海藻酸钠-明胶固定化L-阿拉伯糖异构酶的研究

以海藻酸钠和明胶为载体,对L-阿拉伯糖异构酶进行固定化。为增强固定化酶的稳定性,又用戊二醛对其进一步交联。研究了海藻酸钠及明胶浓度、CaCl2浓度、硬化时间以及戊二醛浓度等因素对固定化效果的影响,并对固定化酶的酶学性质进行了研究。结果表明最佳固定化条件为：海藻酸钠浓度2.0%、明胶浓度2.0%、硬化时间6h、CaCl2浓度4.0%、戊二醛浓度0.02%,该条件下所得酶活回收率最高为82%,且具有较好的操作稳定性,重复操作7次后酶活损失不到50%。与游离酶相比,固定化酶的最适反应pH及反应温度没有变化,但pH稳定性和耐热性都有所提高。     

电感耦合等离子体质谱法（ICP—MS）测定饮用天然矿泉水中硼酸

用等离子体质谱法,采用p（gBe）=25ng／ml的2％HNO3溶液作为内标溶液在线加入,直接测定饮用天然矿泉水中的硼酸。方法检出限为0．026μg/L,相对标准偏差（RSD,n=12）为8．52％。该方法简单,快速,准确,适用于饮用天然矿泉水中硼酸的测定。     

电感耦合等离子体发射光谱法测定食品中的硼酸含量

目的 利用电感耦合等离子体发射光谱法测定食品中的硼元素, 计算食品中的硼酸含量。方法 食品样品采用微波消解仪按设定程序消解, 消解液采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定。对ICP-OES测定硼元素的仪器条件进行优化。结果 在0.100~5.000 ?g/mL浓度范围内呈良好的线性, 标准曲线为Y=63.38X 38.14, 相关系数r为0.9997。本方法检出限为3.54 μg/g。结论 该方法是一种快速、有效的测定食品中硼酸的分析方法, 可应用于市售的多种食品中的硼酸含量的测定。     

硼酸交联对挤出吹塑变性淀粉/聚乙烯醇复合膜性能的影响

为了提高淀粉基复合膜的阻水性,拓宽淀粉膜的应用范围,以羟丙基二淀粉磷酸酯与聚乙烯醇(PVA)为成膜原料,硼酸为交联剂,采用挤出吹塑工艺制备了淀粉/PVA复合膜。分析了粒料的流变性能,研究了淀粉膜的交联密度、力学性能、阻隔性能、疏水性能以及微观形貌等性质。结果表明,随着硼酸添加量的增加,淀粉/PVA复合材料的熔体流动性下降,淀粉/PVA复合膜的阻氧、阻水性能增强,而淀粉膜的抗拉强度和拉伸模量呈降低趋势,断裂伸长率先升高后降低。添加1%的硼酸,淀粉/PVA复合膜的表面更加均匀平整,疏水性最强,具有最小的溶胀度、最大的凝胶质量和最高的交联密度。     

电感耦合等离子体发射光谱法测定网络销售豆制品零食中的硼酸

目的 采用超声萃取,建立电感耦合等离子体发射光谱仪测定网络销售豆制品零食中硼酸含量的方法。方法 以2%硫酸水溶液为提取剂,10%三氯乙酸为沉淀剂,超声提取样品中硼酸,外标法定量硼酸。结果 硼在249.678 nm波长下,0.01~1.00 mg/L范围内与信号强度呈良好线性关系,相关系数为0.99967,检出限(以硼酸计)为0.006 mg/kg。豆制品零食样品中3水平的加标回收率为95.7%~105%,RSD%为0.2%~1.8%。采用本文建立的方法对140批次的网络销售豆制品零食中硼酸的含量进行检测,含量范围为2.22~168 mg/kg,且82.1%的网络销售豆制品零食中的硼酸含量小于50 mg/kg。结论 该方法前处理简单、检测速度快,可用于豆制品零食类样品中硼酸的检测。     

食品中硼酸及硼酸盐污染分布研究

目的了解市售食品中硼酸及硼酸盐的污染及分布情况,发现危险因素。方法采集市售食品面粉制品、豆制品、米制品、水产品及其他类食品共335件,采用分光光度法测定样品中硼酸的含量。结果面粉制品中硼酸及硼酸盐的检出率为40%;豆类及制品中全部检出,其含量主要集中在200mg/kg以下范围;水产品中检出率达84%;米制品中检出率最低为11%。结论市售食品中存在不同程度的硼酸及硼酸盐的污染,有一定安全隐患,相关部门应针对性加强监管,预防食源性疾病的发生,同时科学、合理区分本底和违法添加。     

透性化植物乳酸杆菌细胞L-阿拉伯糖异构酶表观活力的研究

来源植物乳酸杆菌的L-阿拉伯糖异构酶(-Larabinose isomerase,EC 5.3.1.4.)是一种胞内酶,完整细胞呈现较低的酶活,而经过乙醇、乙醚、甲苯、曲拉通-100和CTAB处理的细胞酶活比完整细胞和超声波破碎的细胞表观酶活力均增加。甲苯透性化细胞优化条件:2%~5%甲苯浓度,15°C保温,作用5 min可得到最大酶活力9.3 U,比超声波破碎的细胞表观酶活力提高5倍。透性化细胞中L-阿拉伯糖异构酶60°C保温2 h,残余酶活80%,比超声波破碎抽提液中的酶对热更为稳定。用透性化细胞作为生物催化剂可有效地转化半乳糖为塔格糖。     

硼酸交联海藻酸钠/磷虾蛋白复合纤维的制备与表征

针对海藻酸钠/磷虾蛋白（SA/AKP）复合纤维在盐溶液中溶胀问题,利用硼酸与复合纤维交联反应制备了耐盐性SA/AKP 复合纤维。借助傅里叶红外光谱仪、热重分析仪、差示扫描量热仪和X 射线衍射仪研究了复合纤维的化学结构、热性能和结晶性,考察了交联度和纤维形态的关系,评价了纤维力学性能与交联温度的相关性。结果表明：硼酸与海藻酸钠的羟基反应产生了B-O 键;随着交联时间的延长、交联温度的升高,SA/AKP 复合纤维的溶胀度降低,并在交联时间为30 min、交联温度为80 ℃以后趋于平衡,此时溶胀度由未交联纤维的136.99% 降低到82.30%,纤维的耐盐性明显提升,纤维的断裂强度为2.18cN/dtex;交联纤维的断裂强度随着交联温度的升高呈先降低后升高的趋势;未交联纤维与交联纤维表面存在纵向的沟槽结构,交联纤维经过盐溶液处理,表面仍具有沟槽结构。     

高压液相色谱-等离子体质谱联用技术 测定水产品中的硼酸

目的 建立高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法(HPLC-ICP-MS)分析水产品中的硼酸含量。方法 采用超声提取法对水产品进行前处理,优化蛋白沉淀剂、提取时间和流动相等条件。结果 该方法对硼酸的检出限为0.015 mg/L,加标回收率为85.1%～112.1%,相对标准偏差(RSD)在6.0%～8.2%之间。结论 该方法测定水产品中的硼酸含量准确、可靠,满足外源性硼酸的检测。     

Biocatalytic production of D-tagatose: A potential rare sugar with versatile applications

D-tagatose is a naturally existing rare monosaccharide having prebiotic properties. Minimal absorption, low metabolizing energy, and unique clinical properties are the characteristics of D-tagatose. D-tagatose gained international attention by matching the purpose of alternate sweeteners that is much needed for the control of diabetes among world population. Recent efforts in understanding tagatose bioconversion have generated essential information regarding its production and application. This article reviews the evolution of D-tagatose as an important rare sugar by appreciable improvements in production results and its significant applications resulted of its unique physical, chemical, biological, and clinical properties thus considering it an appropriate product for requisite improvements in technical viability. Based on current knowledge and technology projections, the commercialization of D-tagatose rare sugar as food additive is close to reality.