微生物合成低分子质量及寡聚透明质酸研究进展

透明质酸(hyaluronic acid, HA)是由D-葡萄糖醛酸和N-乙酰氨基葡萄糖组成的天然线性黏多糖，具有良好的保湿性能，广泛应用于食品、医药和化妆品等行业。HA生物活性与分子质量高低密切相关，尤其低分子质量透明质酸(low molecular weight hyaluronic acid, LMW-HA)和寡聚透明质酸(oligomeric hyaluronic acid, o-HA)具有促进骨和血管生成、增强免疫调节和改善皮肤屏障受损等功效。尽管目前HA生产菌株的筛选和改造、发酵条件优化等方面取得了显著进展，然而大量报道主要是关于提高HA生产效率和高分子质量HA生产，较少关注LMW-HA和o-HA的生产。文章总结了两者生物合成途径及其工业应用，并探讨生物合成过程中分子质量调控策略，以期为LMW-HA和o-HA工业化生产提供依据。     

透明质酸作为药物传递载体的研究进展

透明质酸(hyaluronic acid,HA)具有良好的生物相容性、生物可降解性和肿瘤靶向性,因而其作为药物传递载体的研究非常广泛。本文综述了近年HA作为抗肿瘤药物、基因药物传递载体的研究进展。     

透明质酸微生物生产关键技术研究

透明质酸(hyaluronic acid,HA),最先由美国哥伦比亚大学的Karl Meyer等人于1934年从牛眼玻璃体中提取分离得到,为N-乙酰氨基葡萄糖和D-葡萄糖醛酸通过β-1,4和β-1,3糖苷键反复交替连接而成的高分子聚合物,被认为是唯一几乎存在于从细菌到人类及所有动物体之中的黏多糖.HA因其高度的黏弹性、...     

透明质酸的制备及其应用的研究进展

透明质酸(hyaluronic acid,HA)作为一种线性黏多糖,其在人体内分布广泛,发挥着重要的生理功能作用,由于其独特的理化性质和生理功能,在保健品、化妆品、医药等方面应用广泛.2021年我国批准HA作为新资源食品原料,了解其制备及分离纯化方法对推动其产业化发展很有必要,本文综述了HA的生理功能、不同来源HA的制...     

pH调控方式和温度对透明质酸发酵过程的影响

本文以一株产透明质酸(hyaluronic acid, HA)的兽疫链球菌为研究对象,在5.00 L发酵罐和250 mL摇瓶中考察了温度和pH对HA发酵过程中菌体生长、HA产量、HA分子量大小以及分布的影响。结果显示,当pH为7.00时适合菌体生长,而在产物合成阶段更高的pH条件8.00下HA比生成速率更高。据此,设计了分段和周期性改变发酵过程pH的调控模式,研究表明:分段pH调控方式与pH为7.00时相比HA浓度没有提高,但是pH在7.00和8.00之间进行的分段调节时分子量提高了10.60%,同时显著降低了多分散系数,另外在pH在7.00和8.00之间进行的分段调节的同时在33℃的培养温度下收获时HA分子量提高了18.70%,而为后续工业化生产分子量更为集中的HA,同时降低不同分子量HA分离成本提供了方向。     

透明质酸产生菌的紫外诱变及发酵工艺的优化

利用安全的(generally recognized as safe, GRAS)菌株发酵生产透明质酸(hyaluronic acid, HA)已成为发酵法生产透明质酸的研究热点。该研究以GRAS菌株贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)Z1为出发菌株,经过紫外诱变后,得到1株高产HA且稳定性良好、透明质酸酶阴性的突变株ZV1。然后在单因素试验的基础上,采用Box-Behnken中心组合设计并进行响应面法分析,得到突变株ZV1最优发酵培养基成分:葡萄糖69.5 g/L,胰蛋白胨10.2 g/L,牛肉浸膏14.8 g/L,MgSO₄·7H₂O 1.5 g/L;再利用正交试验优化得到该菌株最佳发酵条件:pH值7.0,摇床转速150 r/min,温度35℃,装液量140 mL。在优化后的培养基成分与发酵条件下,突变株ZV1的HA产量最大可达到1.169 g/L,较出发菌株Z1提高了51.03%。因此,经过紫外诱变与发酵工艺的优化后,B.velezensis Z1的HA产量得到有效提高,研究结果对工业化发酵生产HA具有应用价值。     

透明质酸酶

1透明质酸酶及透明质酸透明质酸酶(hyaluronidase,HAase)是能使透明质酸产生低分子化作用酶的总称。根据全国科学技术名词审定委员会公布的《生物化学名词》将hyaluronic acid译为透明质酸,《药学名词》和药品的国家标准则将其称为玻璃酸,两者为同一种物质,故透明质酸酶亦称为玻璃酸酶。     

玻璃酸的性质及其在医药中的应用

玻璃酸(hyaluronic acid,HA),又名透明质酸,是一种广泛存在于人体和其它生物体内的高分子酸性黏多糖。HA最先由Mayer和Palmer在1934年从牛眼玻璃体中分离得到。近年来,随着HA理化性质、生理功能、合成与代谢等研究的不断深入,HA的应用研究也在不断扩大。现就HA的性质及其在医药中的应用作一综述。     

经口给予透明质酸的生理功能及其作用机制研究进展

透明质酸（hyaluronic acid，HA）广泛存在于人体各个组织中，具有保湿、润滑等多种生理功能，并且参与到伤口愈合、炎症反应、组织修复等多个生物过程中。HA作为重要的医疗和美容材料，已被广泛应用于医药和化妆用品。2021年1月7日，国家卫生健康委员会发文，批准透明质酸钠为“新食品原料”，可应用于普通食品添加。口服作为最理想和经济、方便的给药方式，具有更高的使用依从性。本文综述了目前已发表的经口给予HA相关代表性研究成果，主要关注其在体内的吸收、分布和代谢途径，以及其对于不同组织、器官的保护功能，并结合药理、毒理研究为新型口服HA制剂的开发和应用提供科学依据，同时提高大众对于口服HA的正确认知。     

HPLC-MS/MS定性分析大菱鲆不同组织中多糖成分

为开发大菱鲆功能性多糖成分,采用胰蛋白酶和木瓜蛋白酶双酶法结合碱浸提法对大菱鲆鱼骨、鱼肉、鱼皮3个部位的多糖进行提取与检测,同时将所得多糖使用三氟乙酸水解、1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮柱前衍生化,利用高效液相色谱-串联质谱对水解产物中的二糖衍生物片段进行分析。结果表明,采用先酶后碱法提取获得鱼骨粗多糖中性糖含量最高为6.79 mg/g干质量,鱼骨硫酸多糖含量最高为3.81 mg/g干质量。通过与标准品的保留时间和质谱数据对比,确定大菱鲆鱼骨中含糖醛酸多糖(uronic acid-containing polysaccharides,UACPs)主要为硫酸软骨素(chondroitin sulfate,CS);鱼皮中主要为透明质酸(hyaluronic acid,HA)和CS;鱼肉UACPs主要有HA、CS、肝素、Glc A(1→2)-Man聚糖以及一种由糖醛酸与己糖连接的重复片段构成的未知多糖UACP1。     

基于蛋白质组学的透明质酸寡聚糖抗炎活性研究及验证

透明质酸(hyaluronic acid, HA)广泛地分布在人体组织中,是一种具有重要生理功能的多糖,且已被国家卫生健康委员会批准作为“新食品原料”,可用于普通食品添加剂中。对于HA寡聚糖(oligo-HA)抗炎功效的相关研究目前尚存在争议,为明确oligo-HA的抗炎作用机理,同时探索其潜在应用价值,该文对oligo-HA预处理与未处理的经脂多糖刺激的RAW264.7细胞进行蛋白质组学检测,经过数据非依赖采集技术获得数据并筛选,通过GO和KEGG数据库富集分析,对蛋白数据进行处理,并采用斑马鱼刺激模型验证oligo-HA的抗炎功效。结果表明,共鉴定出124个显著差异表达的蛋白,其中显著上调76个,显著下调48个,涉及的生物学过程包括T细胞受体信号通路,癌症相关信号通路,以及多种活性分子的生物合成等。0.5%与1%质量分数的oligo-HA对斑马鱼的处理显著性降低了中性粒细胞的数量,缓解了炎症作用。该文基于对蛋白质组学的分析,可以为oligo-HA在食品原料中的应用提供方向。     

透明质酸-明胶复合膜的制备及理化性质研究

为研发保鲜效果良好的生物基可食用膜,采用流延法将不同分子量的透明质酸(Hyaluronic acid,HA)与明胶制成透明质酸-明胶复合膜,测定其厚度、密度、抗拉强度、不透明度、色度、溶解性、水蒸气透过率和水分含量等理化指标,分析HA分子量对复合膜理化性质的影响,并使用红外光谱表征复合膜的结构。结果表明,随着HA分子量的增加,复合膜厚度、水分含量和不透明度呈现先增加后降低,溶解性和水蒸气透过率降低。红外光谱中酰胺A区特征峰向短波迁移,表明HA分子与明胶分子之间存在氢键作用。透明质酸分子量为(80~100)×10⁴ Da时,复合膜的综合性能最佳。HA-明胶复合膜的开发在食品包装和保鲜方面有潜在的应用价值。     

代谢工程改造谷氨酸棒杆菌合成透明质酸

透明质酸是一种被广泛应用于医药、化妆品和食品等领域的糖胺聚糖。透明质酸的主要工业生产菌株为兽疫链球菌,由于该细菌具有致病性,因此迫切需要构建安全的透明质酸生产菌株。通过在食品级表达宿主谷氨酸棒杆菌中异源表达透明质酸合酶基因(pmHasA),实现了透明质酸的合成,摇瓶中产量达到0.35 g/L。通过强化代谢途径中尿苷二磷酸-葡萄糖脱氢酶基因(ugdA2)和磷酸氨基转移酶基因(glmS)的表达以及敲除乳酸脱氢酶基因(ldh),透明质酸产量提高至0.81 g/L。在此基础上优化诱导条件,确定异丙基-β-D硫代半乳糖苷浓度为0.8 mmol/L,诱导剂添加时间为2 h时,摇瓶中透明质酸产量最高达到1 g/L。经过3 L发酵罐分批补料发酵,透明质酸产量达到4.8 g/L。该文通过调控谷氨酸棒杆菌代谢途径实现了透明质酸安全、高效的合成,为食品级透明质酸的生产奠定了基础。     

土壤杆菌重组合成透明质酸

透明质酸(hyaluronan,HA)是β1-3 D-N-乙酰氨基葡糖(GlcNAc)和β1-4 D-葡糖醛酸(GlcA)二糖重复单位组成的糖聚合物.HA在生物医学领域中具有广泛应用,如应用于眼科手术和骨关节炎治疗等.到目前为止,商品化HA仅来源于鸡冠提取或病原性链球菌发酵.本研究证实采用代谢工程技术可通过安全微生物重组合成HA.土壤杆菌(Agrobacterium sp.)ATCC 31749是一种食品聚合物凝胶多糖(curdlan)的商业化生产菌株.已成功开发出一种广谱宿主性表达载体,这种载体可表达多杀性巴氏杆菌(Pasteurella multocida)的3 kb HA合酶基因和大肠杆菌(Escherichia coli)K5菌株的编码UDP-葡糖脱氢酶的kfiD基因.这两种异源酶的共表达使土壤杆菌合成HA成为可能.     

透明质酸制备方法研究进展

透明质酸(Hyaluronic acid,简称HA)是一种酸性粘多糖,可用于眼科微手术、关节炎治疗、高级化妆品等领域。综述近年来透明质酸的提取和合成等制备方法。     

脂肪酸燕麦β-葡聚糖酯结构对其临界自聚集浓度和胶束粒径的影响

采用响应曲面法探讨了脂肪酸燕麦β-葡聚糖酯(fatty acid oatβ-glucan esters,FAOGE)的结构对其临界聚集浓度(critical aggregation concentration,CAC)值和胶束粒径的影响。考察的FAOGE结构参数包括:燕麦β-葡聚糖的分子质量(7.4×10~4~16.8×10~4 D)、取代度(0.010±0.002~0.030±0.002)和酰基链长(6、8、10)。结果表明:不同结构的FAOGE溶液的CAC值在质量浓度为0.050~0.165 mg/m L的范围内,其大小随着取代度、酰基链长的降低或β-葡聚糖分子质量的增加而增加。结构参数对CAC值的影响顺序为:酰基链长取代度燕麦β-葡聚糖分子质量。不同结构的FAOGE自聚集体的平均粒径在264.7~530.9 nm的范围内,且随着取代度、酰基链长的降低及β-葡聚糖分子质量的增加而逐渐增加,结构参数对自聚集体的平均粒径的影响顺序为:取代度酰基链长燕麦β-葡聚糖分子质量。     

大麦β-淀粉酶基因在大肠杆菌中的异源表达

大麦来源的β-淀粉酶具有稳定性高和工业应用效果好的优点,被广泛应用于食品、酿造以及粮食加工,但是其制备成本高,价格较昂贵。该研究使用大肠杆菌异源表达大麦来源的β-淀粉酶。首先通过基因合成技术获得密码子优化的大麦来源的β-淀粉酶基因,将该基因通过质粒p ET28a(+)在大肠杆菌BL21(DE3)中过量表达获得重组β-淀粉酶。其次,对重组表达的β-淀粉酶和大麦中直接提取的β-淀粉酶进行酶学性质比较分析。结果表明,重组表达的β-淀粉酶其分子质量大小与大麦中β-淀粉酶一致,即59 k Da,重组的β-淀粉酶比酶活由大麦来源的588 U/mg降为285.5 U/mg,最适作用温度降低了10℃,最适p H保持一致。所以,大麦β-淀粉酶能够在细菌中高效表达,但是其酶学性质发生较大改变。     

刺梨预防D-半乳糖诱发小鼠皮肤衰老的作用研究

考察刺梨对D-半乳糖引起的皮肤衰老模型小鼠的保护作用。实验测定服用刺梨期间动物皮肤水含量,服用结束后皮肤超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)、羟脯氨酸(hydroxyproline,HYP)及透明质酸(hyaluronic acid,HA)水平,同时对血清中抗氧化指标进行检测,并以苏木精-伊红染色法(hematoxylin-eosin staining,HE)观察皮肤组织结构。结果表明:在慢性注射D-半乳糖诱发皮肤衰老的小鼠模型中,刺梨能显著增加皮肤水含量,增强皮肤中SOD活力,减少脂质过氧化产物MDA的积累,增加HYP和HA水平,改善衰老皮肤的组织结构。可见,刺梨能显著减轻D-半乳糖引起的小鼠皮肤衰老。     

燕麦β-葡聚糖的凝胶质构性能研究

以我国山西产燕麦为原料,提取并分离纯化燕麦β-葡聚糖,以X-T21型质构仪为主要研究设备,重点研究了β-葡聚糖凝胶性能和相关影响因素。研究结果表明,β-葡聚糖的浓度和分子质量大小会直接影响其凝胶的形成。同时,其凝胶性能受β-葡聚糖浓度、分子质量、pH、溶剂种类和盐等因素的影响。提高β-葡聚糖浓度、分子质量、降低体系pH和添加适量的盐、尿素及硼砂等均有助于其凝胶质构性能的改善;而提高体系pH、增加溶剂种类的极性则会降低其凝胶质构性能。     

代谢工程改造酿酒酵母高效合成β-葡聚糖

β-葡聚糖是存在于酵母细胞壁中的一种多糖,具有抗炎抗氧化等重要的作用。为提高酿酒酵母中β-葡聚糖的产量,该研究采用代谢工程中常用的“推-拉-抑制”策略。首先,通过在酿酒酵母中过表达β-葡聚糖合成途径关键酶及其调节亚基“拉”动关键前体二磷酸尿苷(uridine diphosphate, UDP)-葡萄糖流向β-葡聚糖合成途径;之后通过强化前体UDP-葡萄糖途径酶,将代谢通量“推”向前体UDP-葡萄糖的有效合成;最后抑制蛋白质糖基化等UDP-葡萄糖的其他消耗途径,积累更多的UDP-葡萄糖用于目的产物β-葡聚糖的合成。除此之外,通过引入木糖还原酶基因xyl1,木糖醇脱氢酶基因xyl2和木酮糖激酶基因xyl3,构建了木糖氧化还原途径;进一步通过过表达转运蛋白Hxt7(F79S),敲除snf1基因,提高了对木糖的利用能力,并最终将β-葡聚糖的产量提高至86.09 mg/g。最后,利用半乳糖诱导型启动子P_gal1动态调控内切葡聚糖酶基因(eng1)表达,使酿酒酵母中β-葡聚糖的分子质量从1×10⁶～2×10⁶ g/mol降低至1.2...