α-环糊精与α,β-亚乙基双十六烷基二甲基溴化铵的相互作用

为了研究不同类型的环湖精作为主体对包合不同客体的影响,采用表面张力法分别测定了25℃、35℃和45℃温度下的双子表面活性剂α,β-亚乙基双十六烷基二甲基溴化铵(C16-C2-C16)溶液的临界胶束浓度(0.428~0.470mmol/L),并计算了该体系形成胶束的热力学参数,研究了C16-C2-C16与α-环糊精(α-CD)的包结作用。结果表明,C16-C2-C16溶液形成胶束的过程是熵驱动的自发过程;包结物的包结比为2:1或4:1,即体系中存在着两种不同包结比的包合物;根据包结过程的热力学参数,该过程为放热的自发过程及熵增过程。

高效液相色谱法测定α-环糊精的对甲苯磺酰化产物

单对甲苯磺酰-α-环糊精酯(mono-OTs-α-CD)是制备其他α-CD单衍生物的重要中间体。建立了一种测定α-环糊精对甲苯磺酰化反应产物的液相色谱新方法。3种不同碳位上(C3、C2和C6)的(mono-OTs-α-CD)在ODS柱上被完全分离,保留时间依次为7.70、10.08和12.18 min。它们在5~500 mg·L^(-1)范围内的线性回归方程分别为y=89.176 x-559.19(R^(2)=0.9990),y=87.917 x-430.16(R^(2)=0.9996)和y=70.529 x-24.259(R^(2)=0.9992),回收率为92.5%~102.3%,RSDs小于1.8%,检出限(LOD)较低(0.5 mg·L^(-1)),说明该方法的准确性和精密度较好,能满足反应监测要求。初步考察了原料投料比、反应温度、反应时间和反应体系酸碱度对单取代反应的影响,在优化的反应条件(投料比为1:2,反应温度为15℃,反应时间为15 min)下,C3位上的mono-OTs-α-CD产率可达34.84%(n=3)。

α-环糊精对糯米淀粉凝胶特性的影响

为探究α-环糊精对糯米淀粉凝胶特性的影响。以糯米淀粉为原料,将α-环糊精(质量分数0%~10%)与糯米淀粉共混,测定淀粉凝胶的微观结构、流变特性、糊化特性、质构特性和短程有序性。结果表明:随着α-环糊精的添加,淀粉凝胶网络结构中的孔洞分布变得均匀。此外,α-环糊精的存在降低了淀粉凝胶的G′、硬度、回生值,但显著提高了凝胶的弹性和透明度。傅里叶红外结果表明,糯米淀粉的短程有序性随着α-环糊精添加量的增加而逐渐下降,α-环糊精与糯米淀粉之间并未发生化学反应。

α-环糊精在微泡含气饮料中的应用

微泡含气饮料作为一种新型的含气碳酸饮料广受消费者欢迎和喜爱,但存在气泡分布不均匀,产品持气性、稳定性不均一等问题。本实验通过比较不同pH溶液体系下α-环糊精添加量及充气量对产品气泡形态与持气性效果,旨在评估α-环糊精对微泡含气饮料的稳定性影响,以确定其在改善微泡含气饮料质量方面的潜力。研究结果表明,α-环糊精能够降低气泡表面张力,显著减小气泡粒径大小,并使微泡更均匀地分布在产品中。同时,α-环糊精添加量、CO_(2)充气量与产品的持气性呈正相关,随着α-环糊精添加量、CO_(2)充气量的增加,可以显著改善微泡含气饮料的稳定性。在微泡含气饮料应用中,添加α-环糊精与CO_(2)气体小分子形成包合物,能够提供丰富细腻的微气泡,延长持气时间。本研究为进一步探索α-环糊精在微泡含气饮料中的应用奠定了理论基础。

Bacillus stearothermophilus NO2环糊精葡萄糖基转移酶Leu277突变提高α-环糊精产量

环糊精葡萄糖基转移酶(cyclodextrin glucosyltransferase,CGTase)能够以淀粉为底物发生环化反应生成环糊精,包括α-环糊精(α-cyclodextrin,α-CD)、β-环糊精及γ-环糊精,其中α-环糊精产量低且易降解。该研究选择Bacillus stearothermophilus NO2来源的CGTase,考察其突变体E142P、L277M、L277F、E142P/L277M、E142P/L277F、L277M/N353A及L277F/N353A以可溶性淀粉为底物生产α-CD的能力。与野生型相比,最优突变体为E142P/L277M,α-环糊精产量提高1.7 g/L,且在产物中占比提高14.3%。分子动力学(molecular dynamics,MD)模拟结果表明,E142P/L277M突变体中2个突变位点相互影响较小。此外,L277M/N353A催化效果较差,MD结果表明该突变体整体结构变化较大且溶剂可及表面积增大,不利于转糖苷反应的发生。该研究为CGTase的分子改造提高环化反应活性以及CGTase在α-环糊精工业化生产中提升产量提供了新思路。

二硝酰胺铵/α-环糊精共晶研究

共晶技术是针对第三代含能材料二硝酰胺铵(ADN)有效的防吸湿方法之一。采用模拟计算的手段系统研究了以α-环糊精(α-CD)为共晶客体的ADN含能共晶的结构和性质,建立了含能共晶结构和吸湿性的理论研究模型。基于结合能和静电势分析,确定了ADN与α-CD形成共晶的最稳定化学计量比为2∶1;共晶体的晶体形貌为棱台状,重要晶面为(020)、(021)、(02-1)、(111)、(-11-1)、(110)、(-110),与饱和吸湿率15.35%的ADN晶体相比,其在20℃、40%相对湿度下的总饱和吸湿率下降至0.74%,防吸湿效果良好。

利用来源于Paenibacillus macerans的α-CGTase突变体Y89D制备α-环糊精

对α-环糊精葡萄糖基转移酶(α-CGTase)突变体Y89D制备α-环糊精的影响因素进行初步研究。其因素包括淀粉种类(马铃薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、可溶性淀粉)、加酶量、反应时间、pH值、有机溶剂(乙醇、异丙醇、正丁醇、正癸醇)和温度。结果表明:选用5g/100mL马铃薯淀粉、pH5.0、温度30℃、加酶量控制在每克淀粉5U左右,反应体系中加入体积分数5%的正癸醇,反应6h后,淀粉总转化率可达70%,其中α-环糊精在产物中质量分数约为85%,转化产物中含有少量β-环糊精(15%),而极少生成γ-环糊精。因此,α-CGTase突变体Y89D在制备α-环糊精工艺中具有很好的工业化应用前景。

α-环糊精葡萄糖基转移酶高产菌株YLW-8的鉴定

[目的]鉴定α-环糊精葡萄糖基转移酶高产菌株YLW-8。[方法]通过分析YLW-8菌株的形态、生理生化反应及16Sr DNA基因序列鉴定菌株的种类,并对YLW-8产α-环糊精葡萄糖基转移酶(α-CGTase)基因进行序列测定和同源性分析。[结果]菌株YLW-8根据形态、生理生化反应初步鉴定其属于芽孢杆菌属(Bacillus),其16Sr DNA基因序列(Gen Bank登录号为KF010776)与多粘芽孢杆菌同源性高达99%以上。结合形态、生理生化特性以及16Sr DNA序列分析,鉴定YLW-8菌株为多粘芽孢杆菌(Paenibacillus)。YLW-8产α-CGTase基因测序结果在NCBI中进行比对,与Paenibacillus macerans的α-CGTase基因的同源性为99%(GenBank登录号为KF010775)。[结论]该研究为后续α-CD工业化生产研究提供技术参数和理论依据。

普鲁兰酶逆向合成麦芽糖基-α-环糊精

以麦芽糖和α-环糊精作为底物,利用普鲁兰酶逆向合成作用合成了麦芽糖基-α-环糊精。用薄层色谱、液-质联用对产物进行了鉴定,并用薄层色谱对其分离。对影响麦芽糖基-α-环糊精合成的反应物摩尔比(麦芽糖/α-环糊精)、底物浓度、反应温度、反应时间、加酶量、pH等因素分别做了单因素实验,最终确定了反应条件:反应物摩尔比(麦芽糖/α-环糊精)为16:1,反应时间24h,反应温度为58℃,加酶量400U/gα-环糊精,pH4.5。

响应面分析法优化α-环糊精的酶转化工艺

为获得较高的α-环糊精转化产率,采用单因素实验和响应面实验方法,筛选底物种类、底物浓度、加酶量、酶作用时间、作用温度和pH等多个单因素,对海洋芽孢杆菌Y112产的α-环糊精葡萄糖基转移酶产α-环糊精的条件进行了优化。然后利用Plackett-Burman实验筛选得到影响α-环糊精转化率的3个主要因素:底物浓度、温度和pH值。最终采用响应面分析法得到的最佳转化条件为马铃薯淀粉浓度为5%,加酶量200 U/g(淀粉),pH值为8.4,温度30℃,200 r/min反应6 h,α-环糊精转化率均值为28.67%,比优化前的产率提高了2.48倍。

微量热法研究α-环糊精与新型表面活性剂的包结作用

在298.15K下用微量热法研究了α-环糊精与3-烷氧基-2-羟丙基三甲基溴化铵在水溶液中的包结作用.实验结果表明,随着疏水链CnH2n+1O中碳原子数目n的增加(n=7、8、12、14),主-客体包合物的化学计量比由1:1为主变为2:1为主.各包合物都相当稳定,对应于n=7、8、12、14所得实验稳定常数分别为,β1=1.95×103dm3·mol-1、β1=2.62×103dm3·mol-1、β2=3.06×106dm6·mol-2、β2=13.75×106dm6·mol-2.包合物的形成均是焓驱动过程.包合物的平衡常数随烷氧基(CnH2n+1O)中碳原子数目n的增加而增大,而包合物生成过程的标准反应焓(ΔH)和标准反应熵(ΔS)都随n的增加而减小.从主、客体的微观结构及包合物形成前后表面活性剂离子憎水基团周围溶剂分子排列结构的变化出发对实验结果进行了讨论.

阿魏酸/α-环糊精包合物的稳定性及抗氧化、清除自由基能力研究

目的:研究阿魏酸/α-环糊精包合物的稳定性及抗氧化、清除自由基能力。方法:采用紫外分光光度法,以FA含量为指标,研究包合物在强光、高温、高湿条件下的稳定性。通过测定·OH及O2-·抑制率及猪油过氧化值(POV)与酸价(AV),研究包合物清除自由基及抗氧化能力。结果:FA/α-CD包合物对FA具有缓释作用;且热稳定、湿稳定和光稳定性均显著高于自由FA(P<0.05)。FA/α-CD包合物对·OH及O2-·的抑制作用低于自由FA(P>0.05);但具有更耐久的抗氧化作用(P<0.01)。结论:FA/α-CD包合物形成后稳定性显著增强,清除自由基效果有所减弱,但抗氧化作用更持久。

甲基橙褪色分光光度法定量测定α-环糊精

在酸性环境中，α-环糊精（α-CD）包埋甲基橙（MO）使其发生褪色反应，并且其褪色程度（AA）与α-CD浓度在一定范围内成正比，因此可利用其定量测定α-CD。结果表明，最优测定条件为：最大吸收波长入为507nm，pH为1．6，温度为16℃，MO浓度为0．1mol／L。α-CD在0～0．3g/L范围内符合朗伯-比尔定律，回归方程为：△A=0．4209Cα-CD（g／L），线性相关系数R2为0．9989。此方法灵敏度高，表观摩尔吸光系数ξ507为4．1×10^5L·mol^-1·cm^-1，α-CD的检出限为3．5×10^-4g／L。该方法操作简便，有较好的稳定性、选择性与准确度，回收率为95％～100％，相对标准偏差（RSD）为0．141％，可用于α-CD的准确测量。

嗜热芽胞杆菌α-环糊精葡萄糖基转移酶在枯草芽胞杆菌中的表达

【目的】构建分泌表达α-环糊精葡萄糖基转移酶(α-CGTase)的重组枯草芽胞杆菌,实现α-CGTase的安全高效表达。【方法】通过PCR法扩增嗜热地芽胞杆菌α-CGTase基因,运用EcoRI/XhoI分别对α-CGTase基因及pBES进行双酶切,然后将该基因片段插入到大肠杆菌-枯草芽胞杆菌穿梭载体pBES中,再电转化法转化枯草芽胞杆菌RIK1285;对重组枯草芽胞杆菌B.subtilisRIK1285/pBE-CGT发酵条件进行探索。【结果】(1)利用发酵培养基分泌表达α-CGTase,重组枯草芽胞杆菌工程菌B.subtilisRIK1285/pBE-CGT发酵上清液产酶达到2.9U·mL-1。(2)TB为最适发酵培养基(配方:甘油0.5%,蛋白胨1.2%,酵母粉2.4%,K2HPO41.64%,KH2PO40.23%);在初始pH6.5,温度为37℃下,摇瓶发酵培养24h后,α-环糊精酶的环化活性达到5.3U·mL-1,是野生菌株嗜热地芽胞杆菌(0.66U·mL-1)的8倍。【结论】成功构建了枯草芽胞杆菌B.subtilisRIK1285/pBE-CGT工程菌,并确定其最适发酵培养基和培养条件。

利用重组大肠杆菌生产α-环糊精葡萄糖基转移酶

将来源于软化类芽孢杆菌(Paenibacillus macerans)的α-环糊精葡萄糖基转移酶(α-CGT)基因插入含pelB信号肽的质粒pET-20b(+)中,构建了表达载体pET-20b(+)/cgt,并将其转化表达宿主E.coliBL21(DE3)。对重组菌E.coliBL21/pET-cgt进行摇瓶发酵条件的优化,确定了其胞外表达α-CGT酶的最适条件:葡萄糖8 g/L,乳糖0.5 g/L,蛋白胨12 g/L,酵母膏24 g/L,K2HPO472 mmol/L,KH2PO417 mmol/L,CaC l22.5 mmol/L;初始pH为7.0,诱导温度为25℃。在该条件下培养90 h后最终α-CGT酶的胞外比活达到22.1 U/mL,与来源菌P.macerans所产天然酶比活相比提高了42倍,实现了α-CGT酶的高效生产。将基因工程菌在上述条件下于3 L发酵罐中发酵,90 h后胞外酶比活达到22.6 U/mL,证实了工业化放大的可能性。

α-环糊精与季铵盐型双子表面活性剂包结作用的研究

在293.15K下用微量热法结合核磁共振波谱研究了琢-环糊精与三种阳离子型双子表面活性剂((CnN)2Cl2,n=12,14,16)在水溶液中的包结作用.实验结果表明,包结物都相当稳定,且随着疏水链CnH2n+1中碳原子数目的增加,主-客体包结物的化学计量比由2∶1为主变为6∶1为主,最大化学计量比的主-客体包结物形成过程的标准焓变(驻H苓)和标准熵变(驻S苓)均为负值且绝对值逐渐增大.包结物的形成均属焓驱动过程.1H核磁共振数据表明,(C12H25N)2Cl2的存在使琢-环糊精上各质子的化学位移向高场移动,从微观上证明了包结作用的发生.

阿魏酸/α-环糊精包合物的制备及表征

采用饱和水溶液法制备阿魏酸(FA)的α-环糊精(α-CD)包合物。通过差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射法(XRD)和核磁共振法(1HNMR)对包合物进行验证,并对FA在包合前后的光稳定性进行了测试。结果表明,α-CD内侧质子及H-4发生较明显化学位移;FA的H-e和H-f发生了较明显的向低场位移。提示FA作为客体分子部分进入α-CD空穴,FA/α-CD包合体已经形成,包合物摩尔比为1∶1。包合前后的抗光解性差异显著(P<0.05)。

一种α-环糊精葡萄糖基转移酶的纯化及性质研究

报道了一种主要转化产物是α-环糊精的环糊精葡萄糖基转移酶的纯化、酶学性质和转化特性。将发酵上清液通过硫酸铵分级沉淀、疏水柱层析和离子交换层析获得表观电泳纯的酶蛋白。纯酶的分子量约为75kDa,等电点5.3。最适反应温度为50℃,最适反应pH为6。对可溶性淀粉的Km和Vmax值分别是50mg/ml和6.07mg/ml/min。色氨酸残基为酶活力的必需基团。酶的N末端序列为-SPDTSVDNKV-。Ca2+,Zn2+,Fe3+,Cu2+,Fe2+,Ag+对酶活力有强烈抑制作用。纯酶催化转化条件试验表明,廉价的马铃薯淀粉是酶催化制备α-CD的适宜底物,最佳转化条件为:酶量200μ/g淀粉,温度40℃,反应时间24h,总转化率达41%,其中α-环糊精占总转化产物的78%。因此,该酶不仅表现出特殊的酶学特性,而且有较好的产业化开发前景。

响应面法优化多黏芽孢杆菌产α-环糊精葡萄糖基转移酶发酵培养基

为了提高多黏芽孢杆菌YLW-8产α-环糊精葡萄糖基转移酶的能力,对培养基条件进行优化,并利用优化后的培养基条件考察培养时间及不同初始p H对YLW-8产酶的影响。采用Plackett-Burman重要因素筛选实验筛选出影响产酶的3个主要因素:玉米淀粉、麸皮、磷酸氢二钾。在此基础上利用最陡爬坡实验逼近最大响应值区域,最后利用中心组合实验确定主要因子之间的交互作用及最佳条件。结果表明,玉米淀粉1%,硫酸铵0.15%,麸皮1.5%,碳酸钙0.5%,蛋白胨0.5%,磷酸氢二钾0.01%,酵母膏0.4%,硫酸镁0.015%时,α-环糊精葡萄糖基转移酶的酶活为3089.8U/m L,利用该培养基条件培养时间可缩短至3d,初始p H8.0。该条件可以降低染菌的几率,大大减少生产成本,可应用于α-环糊精生产工业。

α-环糊精/水杨酸等包络物的NMR自扩散研究

用脉冲梯度场NMR测量自扩散系数的方法研究了水杨酸、水杨酸根、苯酚及苯甲酸根和α-环糊精(α-CD)形成包络物的相互作用.研究发现4种客体的扩散系数均随着环糊精含量增加而减小.利用测得的扩散系数计算出了4种客体和环糊精形成包络物的平衡常数,发现平衡常数随空间位阻变小而变大,同时也随着疏水性增强而增大,该结果和2D-ROESY(RotatingFrameOverhauserEffectSpectroscopy)谱均表明,在水杨酸等客体与α-环糊精相互作用过程中,芳香环与环糊精内腔的疏水相互作用起主导作用,不同客体和α-环糊精的结合比均为1∶1.