利用甲烷氧化菌产生聚-β-羟基丁酸酯的研究进展

聚-β-羟基丁酸酯(PHB)是原核微生物产生的一种生物聚酯,主要作为储能物质以颗粒形式在细胞内积累,具有良好的生物相容性、生物降解性、非线性光学活性、成膜性、气体相隔性、抗凝血性等高附加值性能,被认为是化石聚合物的可再生与可生物降解替代品,对缓解世界化石能源危机与环境污染有积极作用。系统总结了目前可生产PHB的甲烷氧化菌种、PHB在菌体内的合成途径、影响甲烷氧化菌累积PHB的因素,并对存在的问题和未来的发展趋势进行了探讨。

甲烷氧化菌利用不同氮源生产单细胞蛋白

以甲烷为碳源和能源的甲烷氧化菌(MOB),在不同氮源下,通过金属Cu^(2+)调控甲烷单加氧酶(MMO)的表达,探究不同MMO表达对MOB生产单细胞蛋白(SCP)产量的影响。采用在可溶性甲烷单加氧酶(sMMO)和颗粒性甲烷单加氧酶(pMMO)表达下以硝态氮、铵态氮和氮气为氮源对MOB进行培养,以细胞产率、SCP产量、特征性MMO活性和固氮酶活性为主要指标,观察不同MMO表达下氮源种类对MOB生长和SCP产量的影响。实验结果表明,以硝态氮为氮源培养的MOB的SCP产量在pMMO表达时比sMMO表达高9.2%,而以铵态氮为氮源培养的MOB在sMMO表达时SCP产量更高,以氮气为氮源培养的MOB生产SCP产量最低。

过氧化物酶及其模拟物在食品分析中的应用研究进展

过氧化物酶是一类在自然界中广泛存在的天然生物酶,可催化过氧化氢参与的各种氧化还原反应,因此经常被用来检测食品中过氧化氢、葡萄糖、血浆中胆固醇等,还可用于检测谷胱甘肽、半胱氨酸等大分子物质,广泛应用于食品检测和加工领域。但由于天然过氧化物酶存在稳定性差、易受外界环境影响、在酸碱环境下易失活等缺点,而模拟酶因其稳定性强、耐酸、耐碱等优势而成为天然酶的高效替代品,可代替天然过氧化物酶高效率的完成许多催化反应。目前,使用模拟酶代替天然过氧化物酶已成为研究热点,已广泛应用于食品中有害残留物质的检测,为保障食品安全、维护人体健康,模拟酶的研究已成为一种趋势。本研究综述了常见的过氧化物模拟酶催化机理,以及其在食品分析中的应用研究进展,并对其应用前景和发展方向进行展望,以期为今后模拟酶的合成提供新思路,为保障食品安全提供新方法。

过氧化物酶在食品分子及其胶体体系修饰中的应用进展

过氧化物酶是一类大量存在于自然界及生物体内的氧化还原酶。其家族成员众多,但都可以催化以过氧化氢(H_(2)O_(2))作为底物的氧化反应。现有研究表明可以通过利用过氧化物酶的氧化特性,来提高功能食品的质量属性和营养特性。而辣根过氧化物酶作为过氧化物酶家族的一员,近些年来被大量研究。尤其是在食品研究开发中,有很多研究通过使用辣根过氧化物酶去催化蛋白质或淀粉等食品分子来改善食品本身的性质或获得更合适的食品胶体,因此值得更深层次的挖掘其应用价值及市场。本文在介绍过氧化物酶的结构、催化机制及影响其催化的关键因素基础上,分析了过氧化物酶催化对食品分子结构和性质的影响,综述了近年来过氧化物酶在食品分子及其胶体体系修饰中的一些应用,以期为今后过氧化物酶的研究提供一定的理论参考和新思路。

利用一碳资源生产单细胞蛋白在饲料中的应用研究进展

随着全球温室气体排放量的持续增加以及出现饲料资源短缺的新趋势,某些微生物利用甲烷(CH_(4))、二氧化碳(CO_(2))、一氧化碳(CO)和甲醇(CH_(3)OH)等一碳资源为底物发酵生产单细胞蛋白(Single cell protein,SCP),这种营养丰富,可持续生产的新型高质量蛋白是未来饲料蛋白替代的新趋势。此外,单细胞蛋白具有生产周期短、生产效率高、原料资源丰富且容易获得、营养价值高等优点,可大规模工业化生产,在减缓温室效应中发挥重要作用。根据其氨基酸组成,可以作为动物蛋白饲料的替代来源。文章主要介绍了一碳资源经微生物转化为单细胞蛋白及其在饲料应用中的研究进展,分析单细胞蛋白商业化生产面临的挑战及未来解决措施,最后展望了单细胞蛋白在粮食安全和碳减排的双重需求下潜在应用价值。

基于硼氢化钠原位还原的纳米金杂化酶的制备及催化阿魏酸甘油酯合成

建立了一种基于硼氢化钠原位还原法制备纳米金杂化酶用以合成阿魏酸甘油酯的方法,使杂化酶的催化活性、稳定性及结构的刚性皆有所提高.利用硼氢化钠原位还原法制备了NaBH_(4)@AuNPs-CRL杂化酶,通过单因素实验得到了最优的杂化条件,并利用荧光光谱、红外光谱、X-射线电子能谱、透射电镜等方法探究了杂化前后酶结构的变化.研究表明制备的NaBH_(4)@AuNPs-CRL杂化酶蛋白二级结构中α-螺旋含量减少、β-折叠含量增加,杂化酶比活性为4.91±0.12 U∙mg^(-1),与游离酶相比提高了66.44%,最佳条件下催化合成阿魏酸甘油酯的转化率为98.39%±3.65%,批式操作稳定性实验表明杂化酶的稳定性有较大提升.

微波强化纳米金杂化CRL脂肪酶催化甾醇油酸酯的合成

为进一步提高植物甾醇的脂溶性、降低熔点,提出了一种在微波辐射条件下、利用纳米金杂化CRL脂肪酶为催化剂的植物甾醇油酸酯的合成方法.以植物甾醇的转化率为指标,通过响应面法确定合成植物甾醇酯的最佳工艺条件,并对最优条件进行了验证.微波强化纳米金杂化CRL脂肪酶催化植物甾醇油酸酯的最优条件为:AuNPs粒径为15 nm、AuNPs-CRL杂化酶的添加量为8%、微波功率为320 W、反应时间为64 min,在此优化条件下测得植物甾醇的转化率为91.24%±0.42%,收率为83.73%,与预测值吻合度良好.

金属卟啉和甲烷氧化菌素-铜过氧化物模拟酶在食品安全检测中的应用

过去,天然过氧化物酶已被成功应用于食品中过氧化氢、葡萄糖、胆固醇等物质的检测。然而,其稳定性差、纯化成本高的缺点限制了其大规模应用。如今,大量过氧化物模拟酶被开发,金属卟啉复合物是其中重要的一种,具有催化活性高、稳定强、成本低等优点。甲烷氧化菌素(methanobactin, Mb)是甲烷氧化菌在限铜条件下分泌的一种铜结合小肽,能够特异性结合铜离子。据报道,甲烷氧化菌素-铜(methanobactin-Cu,Mb-Cu)具有过氧化物酶活性。本文主要介绍金属卟啉过氧化物模拟酶和Mb-Cu过氧化物模拟酶在食品中葡萄糖、胆固醇、多巴胺等生物小分子,以及CaO;、马拉硫磷、铜离子等有害物质的检测中的应用,并重点阐述其中的反应机制,以期为研究人员完善模拟酶设计与合成提供参考。

高产聚-β-羟基丁酸酯的甲烷氧化菌OB3b和光合菌共培养体系驯化

目的提高甲烷氧化菌OB3b(Methylosinus trichosporium OB3b)和光合菌共培养体系中聚-β-羟基丁酸酯(poly-β-hydroxybutyrate,PHB)的产量。方法采用丰盛-饥饿间歇供料法对共生菌进行好氧开放式培养,以生长速度、PHB产量、特征性酶甲烷单加氧酶活性为主要指标,考察驯化过程中共培养体系PHB产量及甲烷氧化菌活性的变化。结果经过4轮的丰盛-饥饿间歇供料驯化,丰盛期细胞密度可达1.2以上,饥饿期细胞密度下降速度显著降低,细胞存活率高,驯化作用明显,菌体内PHB含量从11.76%增加到37.34%(w/w),传代稳定性良好。结论通过丰盛-饥饿间歇供料模式驯化后的共培养体系PHB产量明显提高,得到了稳定的高产PHB甲烷氧化菌-光合菌共培养体系。

四氢嘧啶的生物保护作用及其在食品领域的应用

四氢嘧啶是一种保护性相容性溶质,可以保护生物大分子和细胞免受高温、极端pH、干燥、冷冻、辐射等不利环境条件的影响。因此,四氢嘧啶可用于新型食品添加剂的开发,广泛应用于食品生产加工过程中的酶保护、发酵菌体保护、食品保质期延长以及功能性食品开发等方面。基于近年来国内外的研究现状,综述了四氢嘧啶的生物合成-降解途径、生物保护作用机制及其应用,重点介绍了其在食品领域的应用,以期为四氢嘧啶类相容性溶质在食品领域的研究、开发和应用提供参考。

酶催化酚酸改性及其在饲料领域的应用

植物酚酸及其衍生物因其具有抗氧化、抗诱变、抗病毒和抗炎等生物活性而日益成为研究的热点。酶是一种生物催化剂,具有高效、专一和温和的特点。它们可以在生物体内催化各种化学反应,并在工业和科学研究中得到广泛应用。近年来,人们已经尝试通过酶修饰酚类分子来提高酚酸各方面特性。文章对酶催化酚酸改性的机制进行详细介绍并对相关研究进展进行综述,涵盖了有机介质、超临界流体介质、无溶剂体系和离子液介质这四种酶催化反应介质,以及氧化酶、聚合反应及多种水解酶的催化反应。通过对酶催化酚酸改性研究进展及在饲料领域的应用进行综述,为进一步的研究和应用提供了有价值的参考。

基于金纳米簇与纳米金的荧光内滤效应检测脂肪酶活性

目的建立一种基于吐温80自氧化作用催化纳米金形成与荧光内滤机制,相对简单、快速、适用于蛋白浓度较高的游离酶的脂肪酶活性检测方法。方法使用金纳米簇作为荧光基团,纳米金作为吸收剂,基于荧光内滤机制测定游离脂肪酶活力。设置对照试验对吐温80浓度、氯金酸浓度、温度、pH等反应条件进行优化,探索最适条件下脂肪酶水解反应时间及吐温80还原纳米金的时间并对反应体系进行抗干扰检测,验证该方法的可行性。结果当脂肪酶酶活力在13.5~15092.0 U/L时,荧光强度的差值随脂肪酶活力的升高而增加,相关系数为0.9977,脂肪酶活力的检出限为2.34 U/L(信噪比为3)。结论该方法操作相对简单、快速、检测范围较大、灵敏度高,具有实用性,可适用于蛋白浓度较高的游离酶的脂肪酶活力测定。

纳米酶构效关系及其在食品检测中的应用

天然酶具有较高的催化活性和底物特异性,但有成本高、运行稳定性低、回收困难等不足。纳米酶是一种具有类酶活性的纳米材料,由于具有可设计、活性可控、耐环境等优异性能,逐渐成为天然酶的有力竞争者和潜在替代品。纳米酶的催化过程与天然酶有所不同,纳米酶的活性与其大小、表面晶格、表面修饰、组成等密切相关。纳米酶在食品检测方面的应用,解决了传统检测方法需要烦琐的预处理步骤、昂贵的仪器、专业的技术人员和长的检测周期等不足。然而,目前基于纳米酶的大多数检测方法难以保证对目标检测物的灵敏性,且纳米酶在催化活性方面较天然酶还需要进一步提高。本文对纳米酶的结构和催化活性的关系及纳米酶在食品中重金属离子、添加剂、生物毒素、农药残留、抗生素等检测方面的应用进行综述,并对该领域未来发展前景进行展望,为纳米酶在食品安全检测中的更深入的应用提供参考。

非水相脂肪酶催化氟比洛芬维C酯的合成及条件优化

采用非水相酶催化法合成氟比洛芬维生素C酯,使用高效液相色谱和质谱等方法对产物结构进行了表征.同时构建非水相反应体系,通过研究确定最优合成条件:在10 mL、 0.057 mol/L的叔丁醇维生素C溶液中,分别添加2.84 mmol氟比洛芬甲酯, 10%的N435脂肪酶(以底物的质量分数计), 0.8 g分子筛,在70℃, 200 r/min的条件下反应28 h.最优条件下的产物转化率为73.63%.

新型非均相催化剂纳米金属杂化酶的研究进展

随着生物技术、电子传感技术、纳米技术的发展,新型非均相催化剂-纳米金属杂化酶的研究和开发逐渐走进学者们的视野.纳米金属杂化酶不仅具有高催化活性、高稳定性,并且可以在一定程度上改善原酶的底物特异性、化学选择性、立体选择性及区域选择性等,同时可提高酶的可操作性,便于重复利用.我们就纳米金属杂化酶的设计与合成策略、金属纳米粒子的种类、表征方法、杂化酶的特征及应用等方面进行综述报道,希望可以为学者们提供新的思路和思考,促进多学科的融合发展.