D-核糖功能与应用研究进展

本文介绍了近年来D-核糖功能与应用的研究进展，主要内容包括D-核糖对心脏功能、骨骼肌和运动能力的影响以及在医疗保健、制药工业和食品工业等方面的应用。     

补充D-核糖对大鼠游泳及恢复期心肌、骨骼肌高能磷酸物质的影响

以负重游泳的大鼠为实验对象,采用高效液相色谱法同步测定肌肉样品内三磷酸腺苷（adenosinetriphosphate,ATP）及其下游代谢产物和磷酸肌酸（phosphocreatine,PCr）等6 种高能磷酸物质的含量,对补充D-核糖后大鼠心肌和腓肠肌内高能磷酸物质进行色谱分析,研究D-核糖对大鼠运动过程中及恢复期心脏及骨骼肌功能的恢复作用。结果表明：D-核糖显著提高了腓肠肌内ATP的合成速率,使机体在72 h内完全恢复运动过程中消耗的ATP,加速了运动后恢复期机体的能量供应水平恢复。同时,D-核糖显著提高了运动过程中心肌组织内ATP的含量,确保心肌组织的能量供应,维持了心脏的正常生理功能。     

D-核糖离子交换提取工艺

采用离子交换法提取发酵液中的D-核糖,发酵液除蛋白、脱色后,树脂001x4与D301R组合脱盐,脱盐率为74.29%、D-核糖回收率为92.28%.从16种树脂中选择了D-380树脂作为提取D-核糖的树脂.在30℃,料液pH<4.0,流率lml/min下,D380树脂对D-核糖的交换容量为89.47mg/ml,pH10.00的NaOH溶液作洗脱剂,解析率为8.97%.     

D-核糖和D-阿拉伯糖的分离方法

比较国产树脂DTF-K~+、DTF-Na~+、DTF-Ca~(2+)、漂莱特钙型树脂、陶氏钙型树脂和国产A型分子筛六种分离剂对D-核糖和D-阿拉伯糖的分离效果,首次将分子筛运用于分离D-核糖和D-阿拉伯糖,确定钙型树脂和国产A型分子筛均具有较好的分离效果,为后续D-核糖和D-阿拉伯糖的连续色谱分离提供了更多的参考。     

复方D-核糖对小鼠抗疲劳作用的研究

本实验以80只雄性小鼠为实验动物,通过连续四周的灌胃实验研究了核糖复方对疲劳小鼠生理功能的影响。实验小鼠被随机分为生理盐水组、核糖组、人参玛咖组以及核糖复方组。在各组给予相应的干预措施下,测定了小鼠末次运动0 h和24 h后的血清乳酸含量、尿素氮含量及肝糖原含量的变化。结果表明,与对照组比较,D-核糖及核糖复方在急性疲劳期间可以显著延长小鼠的游泳时间（p<0.05）;长期疲劳中,核糖复方组可以增加小鼠的肝糖原（p<0.01）,降低血清乳酸（p<0.01）及尿素氮（p<0.05）含量。实验结果证实核糖复方总体效果优于人参玛咖及核糖单方的抗疲劳功效;对急性疲劳中的小鼠,D-核糖及其核糖复方均具有明显的抗疲劳作用;对长期疲劳的小鼠,D-核糖没有表现出明显的抗疲劳作用。      

单级连续发酵生产D-核糖

考察了D-核糖单级连续发酵的起始时间、稀释率、流加糖浓度对D-核糖单级连续发酵的影响。结果表明,在24 h后以稀释率为0.06 h-1,流加糖浓度为200 g/L时进行单级连续发酵,D-核糖产率达到最大,可达4.0 g/(L.h)以上。     

D-核糖高产菌种的代谢控制育种

本文综述了核糖高产菌的生物合成途径、高产菌种的生化特征及育种思路,认为芽孢杆菌属的菌株具有核糖的生产能力,转酮酶缺陷是选育核糖高产菌的关键,提高葡萄糖酸激酶或葡萄糖脱氢酶的活性和丧失孢子形成能力,则有利于核糖的大量积累,此外,发酵培养基和培养条件对核糖的积累也非常重要。     

产D-核糖菌株的选育研究

对发酵法生产D-核糖菌种的进展及选育条件等进行研究.     

D-核糖性质、应用及其生产菌种的选育

本文简要介绍了D -核糖的性质、自然界的存在及用途。回顾了微生物发酵生产D -核糖的历史 ,分析了菌种的筛选、选育策略。并报道了以一株枯草芽孢杆菌为出发菌株经紫外线、硫酸二乙酯等诱变剂反复处理选育得到D -核糖高产菌株的过程及结果。     

离子注入诱变选育D-核糖生产菌株

研究结果表明,菌株的存活率与N＋离子注入剂量之间呈现典型的“马鞍型”曲线关系;注入能量为10keV时,离子注入的最佳剂量为12×1014 icn/cm2.利用离子注入技术,获得了1株遗传性状稳定的D-核糖高产菌株IM12R,其产量可达85.0g/L左右,较出发菌株的D-核糖产量提高了30.0％以上;经5次传代,其D-核糖生产水平未发生明显变化.     

固定化发酵生产D-核糖工艺研究

用聚氨酯泡沫为载体,将D-核糖生产菌固定.通过正交实验,得出吸附法发酵生产D-核糖的最佳工艺条件,结果为:温度38℃、初始pH值7.5、接种量10%、栽体质量0.15 g、载体体积0.75 cm3.在此工艺条件下,D-核糖的产量为53.66g/L,比游离发酵的产量提高了28.4%.将吸附法、包埋法以及游离发酵3种方法相比较,结果表明:吸附法和游离发酵操作简单;吸附法得到的D-核糖产量明显高于其他两种方法.     

高效液相色谱法测定发酵液中的D-核糖与葡萄糖

以RID为检测器,建立高效液相色谱法定量测定发酵液中葡萄糖和D-核糖的方法。该方法的测定条件为:柱型Shodex Suger SH1011,流动相为0.005 mol/L的稀硫酸溶液,柱温为50℃,进样量为10μL。底物葡萄糖和产物D-核糖的出峰时间分别为11.573 min和13.313 min。得到底物葡萄糖和产物D-核糖的回归方程分别为Y=6.868 4X-0.069 1和Y=6.556 5X+0.004 6,其中Y为葡萄糖或D-核糖的质量浓度,X为对应的峰面积。线性范围在2 g/L~45 g/L时,该法精密度、稳定性和重现性均良好;葡萄糖的平均回收率为99.27%,D-核糖的平均回收率为99.61%,RSD值分别为0.38%和0.14%,说明本方法准确可行。     

D-核糖发酵的研究

用紫外线照射枯草芽孢杆菌 (Bacillussubtilis)C1,获得了一个莽草酸营养缺陷型变异株。与亲株相比 ,该菌株完全丧失了转酮醇酶活性 ,能够在培养基中大量积累D 核糖。在30L的发酵罐上培养 6 8h ,D 核糖的产量为 6 0 9g/L。发酵液经离子交换树脂纯化后 ,获得了发酵产物结晶。发酵产物的红外光谱分析与标准样品一致 ;纸层析显色后呈单一斑点 ,其Rf值与标准样品相同。     

有氧运动联合补充D-核糖对小鼠抗疲劳和抗氧化的作用

研究有氧运动联合补充D-核糖对小鼠抗疲劳和抗氧化酶活性的影响,将小鼠分为安静对照组、有氧运动对照组、D-核糖对照组、D-核糖+有氧运动组。有氧运动组进行每周进行6 d的有氧跑台训练,D-核糖组每日每只灌胃2 mL核糖（300 mg/100 g）,通过12周的规律性有氧跑台训练后,建立小鼠负重游泳抗疲劳动物模型,分别记录小鼠负重力竭游泳时间,并测定小鼠体内肝糖原（hepaticr glycogen,HG）、肌糖原（muscle glycogen,MG）、血糖（blood glucose）、血尿素氮（blood urea nitrogen,BUN）、血乳酸( bloodlactic acid,BLA）、丙二醛（malondialdehyde,MDA）含量和总抗氧化能力（total antioxidant capacity,T-AOC）、谷胱甘肽过氧化物歧化酶（glutathione peroxide dismutase,GSH-Px）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）、过氧化氢酶（catalase,CAT）等活力。结果表明,与安静对照组相比,有氧运动对照组、D-核糖对照组、D-核糖+有氧运动组小鼠负重游泳时间显著增加（P<0.05）,同时显著提高了小鼠体内肝糖原、肌糖原和血糖含量（P<0.05）,并降低了体内血尿素氮和血乳酸含量（P<0.05）。另外,其抗氧化活性结果表明,与安静对照组相比,有氧运动对照组、D-核糖对照组、D-核糖+有氧运动组的T-AOC均增强,SOD、CAT、GSH-Px活性也都显著升高（P<0.05）,MDA则显著降低（P<0.05）。说明长期规律的有氧运动联合补充D-核糖能显著提高机体内肝糖原、肌糖原、血糖含量和氧化应激能力,提高机体抗疲劳作用。     

高效液相色谱法同时测定烟酰胺单核苷酸中5种有关物质

目的 构建同时检测烟酰胺单核苷酸(nicotinamide mononucleotide,NMN)中5种有关物质[烟酰胺氧化物、三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)、二磷酸腺苷(adenosine diphosphate,ADP)、一磷酸腺苷(adenosine monophosphate, AMP)及烟酰胺]含量的高效液相色谱法。方法 采用C₁₈色谱柱(250 mm×4.6 mm,5μm),以50 mmol/L磷酸二氢钾缓冲盐溶液(用磷酸调节pH为4.5)-甲醇为流动相进行梯度洗脱,流速为1 mL/min,进样量为20μL,检测波长210 nm,柱温20℃,试样盘控温:5℃,并对方法的专属性、灵敏性、准确性、重复性、耐用性及适用性进行验证。结果 烟酰胺氧化物、ATP、ADP、AMP及烟酰胺分别在质量浓度0.4060～16.2402、0.4110～16.4403、0.4150～16.6010、0.4163～16.6507、0.4028～16.1206μg/mL范围内,质量浓度与峰面积呈现良好的线性关系,线性系数r²     

陶瓷膜分离技术在D-核糖发酵液预处理过程中的应用

为研究陶瓷膜分离技术在D-核糖发酵液预处理工艺中的应用,采用陶瓷膜系统对D-核糖发酵液进行预处理,从时间、温度、顶洗水量以及不同过滤方式综合考察对发酵液膜通量与产品收率的影响。结果表明:D-核糖发酵液在陶瓷膜分离过程中,膜通量呈现前期递减、中期稳定、后期递减现象;膜分离通量在45~55℃显著提升;膜分离在顶洗水倍数达到0.5倍后,提取收率趋于稳定;陶瓷膜分离技术较之板框、转鼓过滤在D-核糖发酵液预处理过程中其产品收率高达96%以上。综上结果,陶瓷膜分离技术可以高效地截留发酵液中的菌体、大颗粒蛋白及杂质,使后续的分离纯化工序顺利进行,从而提高D-核糖提取收率。     

烟酰胺磷酸核糖转移酶在大肠杆菌中的表达及催化合成烟酰胺单核苷酸

烟酰胺磷酸核糖转移酶(Nicotinamide phosphate ribose transferase,Nampt)是生物酶法合成烟酰胺单核苷酸(Nicotinamide ribotide,NMN)中重要的酶,催化烟酰胺(Nicotinamide,NAM)和磷酸核糖焦磷酸(Phosphoribosyl pyrophosphate,PRPP)合成NMN。本研究将来源Meiothermus ruber的Nampt在大肠杆菌系统进行胞内表达,表达产物经纯化后进行酶学性质分析,并进一步将其用于催化合成NMN。将重组菌株在16℃低温下进行摇瓶水平诱导21 h,收集发酵菌体并进行超声破碎,破碎后上清利用Ni-NTA螯合亲和层析的方法进行纯化,SDS-PAGE结果显示表达与纯化后的产物大小约55 ku,与预期的蛋白分子量相符。重组Nampt的最适反应温度为45℃,最适p H为6。酶动力学分析显示,该酶对底物NAM催化的Km、Vmax、kcat分别是0.39μmol/L、3.20μmol/(mg·min)、1.391/s。使用该酶催化生产NMN,通过反应中补加一次底物PRPP,反应10min产物NMN产量可达30 mg/L。本研究成功表达一个酶学性质和热稳定性优良的Nampt,并将其应用在单酶催化生产NMN时有较高的产量和生产效率,为生物酶法合成NMN的应用研究奠定了基础。     

D-核糖作为一种新型营养添加剂的基本科学原理(之一)D-核糖支持骨骼肌的健康和功能的机理浅释

由于高强度训练所造成的肌肉局部缺血或者局部组织缺氧会破坏细胞能量的运转机制(如破坏氧化磷酸化、醣酵解和肌氨酸D-核糖激活酶反应).能量需求与供给的失衡导致嘌呤从细胞中的不断流失且有可能耗尽细胞能量.这种核苷酸的流失是新陈代谢的灾难,因为流失后细胞的自身补充过程缓慢,并且会导致新陈代谢异常.这种能量的损耗往往会导致诸如肌肉僵硬、虚弱、疼痛、细胞受损以及蛋白质合成水平降低等各种生理问题.D-核糖通过补救和重新合成嘌呤核苷酸、减少细胞的嘌呤损失以及加速细胞能量恢复等方式刺激嘌呤核苷酸的迅速合成,以使细胞能量代谢平衡,由于缺氧而造成的细胞能量损耗所产生的生理问题也可得以缓解.本文通过论述对D-核糖对缺血、缺氧细胞能量代谢的调整机理的论述,阐明D-核糖作为一种新型能量食品添加剂的基本科学原理.     

D-核糖作为一种新型营养添加剂的基本科学原理(之一)D-核糖支持骨骼肌的健康和功能的机理浅释

由于高强度训练所造成的肌肉局部缺血或者局部组织缺氧会破坏细胞能量的运转机制(如破坏氧化磷酸化、醣酵解和肌氨酸D-核糖激活酶反应).能量需求与供给的失衡导致嘌呤从细胞中的不断流失且有可能耗尽细胞能量.这种核苷酸的流失是新陈代谢的灾难,因为流失后细胞的自身补充过程缓慢,并且会导致新陈代谢异常.这种能量的损耗往往会导致诸如肌肉僵硬、虚弱、疼痛、细胞受损以及蛋白质合成水平降低等各种生理问题.D-核糖通过补救和重新合成嘌呤核苷酸、减少细胞的嘌呤损失以及加速细胞能量恢复等方式刺激嘌呤核苷酸的迅速合成,以使细胞能量代谢平衡,由于缺氧而造成的细胞能量损耗所产生的生理问题也可得以缓解.本文通过论述对D-核糖对缺血、缺氧细胞能量代谢的调整机理的论述，阐明D-核糖作为一种新型能量食品添加剂的基本科学原理.     

D-核糖——可由蔗糖获得的功能糖

本文通过介绍D-核糖的功能与应用、市场需求、生产技术现状及其存在的不足等,结合广西的特色资源,提出由蔗糖深加工获得D-核糖的可行途径,以期为蔗糖资源的多元化开发和提高糖制品附加值提供参考。