以科研为导向的现代分离工程选论课程教学改革

以提升研究生的科研与实践能力为目标,对化学工程与技术专业研究生课程现代分离工程选论进行课程教学改革。在理论知识讲授的基础上,拓展相关知识在科学研究中的应用,形成了以科研为导向的课程教学理念。通过优化课程内容,采用包含案例研讨、实操练习和专题文献汇报在内的多元化教学方式,使学生在掌握理论知识的同时,科研创新能力和实践能力也得到了提升,教学成效显著。

三叶木通果发酵过程中氨基酸组成及营养价值评价

以三叶木通全果为原料,研究其发酵过程中的蛋白质含量和氨基酸组成,结合多元指标体系对发酵过程中的氨基酸营养、风味、食用价值等方面进行评价,并基于氨基酸含量,通过主成分分析和聚类分析对发酵过程进行阶段划分。结果显示:随着发酵的进行,发酵液中蛋白质和氨基酸总量均先增加后趋于稳定,发酵过程中两者含量分别为2.64~4.76 mg/mL和1.36~3.76 mg/mL;γ-氨基丁酸含量持续增加,含量为64.13~162.87μg/mL;必需氨基酸与非必需氨基酸的总量均持续增加,其比值为0.247~0.426;甲硫氨酸+半胱氨酸为第一限制性氨基酸,氨基酸比值系数得分为56.17~62.93;发酵过程中可消化必需氨基酸参考比始终大于100%,表明三叶木通果发酵物的蛋白质营养价值评定等级为“优秀”;天冬氨酸、谷氨酸和精氨酸的氨基酸含量阈值比大于1,对发酵物的风味影响较大;药用氨基酸总量在发酵过程中从(896.56±54.82)μg/mL增加至(2890.47±138.27)μg/mL,在总氨基酸中占比由65.88%升高至76.80%;主成分分析和聚类分析将发酵过程划分为5个阶段,对三叶木通果进行全生物发酵,可以明显提高其蛋白质和氨基酸的营养价值。

食叶草的营养活性成分含量及生物活性分析

为探究食叶草的开发应用价值,测定了食叶草中的主要营养成分和活性成分含量,并通过检测食叶草提取物对自由基的清除能力、还原力和α-葡萄糖苷酶活性抑制能力,探究食叶草的抗氧化和降血糖活性。结果表明:食叶草中的总蛋白含量高达34.70 mg/100 mg(干重),必需氨基酸含量和药用氨基酸含量分别占总氨基酸含量的45%和65%,氨基酸比值系数分(SRC)超过68,表明食叶草具有较高的营养保健价值;总酚含量、总黄酮含量和超氧化物歧化酶比活力分别为11.35 mg GAE/g(干重)、3.56 mg RE/g(干重)和15.24±3.40 U/mg pro;苹果酸和草酸是食叶草中最主要的有机酸(~89.24%);食叶草提取物对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基和2,2-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)自由基的半数抑制浓度(IC_(50))分别为0.465 mg/mL和0.066 mg/mL,当还原力(吸光值)达到0.5时的提取物浓度(IC_(0.5))为0.528 mg/mL,且α-葡萄糖苷酶活性抑制效果较好,体现出良好的抗氧化活性和降血糖活性。以上研究结果可丰富食叶草的科学研究,为其深入开发利用提供理论依据。

基于机器学习的代谢组学解析腊八蒜储藏过程中代谢物差异

本研究采用气相色谱-质谱法对不同储藏时间的腊八蒜进行非靶向代谢组学研究,利用多元统计分析,筛选出不同储藏时间腊八蒜的显著性代谢物,进一步利用深度学习支持向量机递归特征消除(SVM-RFE)算法确定其标志性代谢物,并对其标志性代谢物的途径进行富集分析。结果表明,基于偏最小二乘-判别分析(PLS-DA)为标准进行筛选,共筛选出57种差异代谢物(VIP≥1,P<0.05,FDR<0.05),包括酸类(6种)、醇类(12种)、胺类(6种)、糖苷类(1种)、酯类(3种)、醚类(4种)、芳香类(13种)、烯烃类(2种)、其他(10种)。进一步地基于SVM-RFE过程筛选出6个标志性代谢物,其中5-己炔-1-醇是区别大蒜和腊八蒜的关键因素,而有机活性小分子肌醇、9-十八碳烯酰胺、硬脂酸、棕榈酸、苯甲酸是区分腊八蒜储藏的第35和85 d的关键因素。KEGG富集分析表明,在腊八蒜储藏过程中较为重要的代谢通路为不饱和脂肪酸生物合成途径,脂肪酸生物合成,角质、亚伯碱和蜡的生物合成,抗坏血酸和醛糖酸代谢,脂肪酸链伸长系统,磷脂酰肌醇信号系统,半乳糖代谢,磷酸肌醇代谢,脂肪酸降解。本研究解析出的腊八蒜储藏过程中6种标志性代谢物可以为腊八蒜的储藏和评价提供理论基础。

减电荷聚甲基丙烯酸钠接枝介质的制备及蛋白质吸附性能

离子交换容量(IC)为320mmol/L的聚甲基丙烯酸钠(pMA)接枝型介质(FF-pMA-320)对溶菌酶和γ-球蛋白具有较高的吸附容量,但其传质速率较低。在保持聚合物链长度的前提下,通过乙醇胺与接枝链上的羧基进行电荷中和反应,降低pMA接枝型介质的电荷密度,提升介质的蛋白质传质速率。将FF-pMA-320进行部分电荷中和修饰,制备得到离子交换容量分别为230mmol/L和170mmol/L的减电荷阳离子交换介质,分别命名为pMA-320-R230和pMA-320-R170。采用吸附平衡、吸附动力学和柱穿透实验,研究了溶菌酶和γ-球蛋白在这两种新型介质上的吸附行为,并与初始介质FF-pMA-320进行了比较。结果表明:随着介质的IC值(电荷密度)从320mmol/L降低到170mmol/L,介质对两种蛋白质吸附容量随之减少,这与电荷中和修饰降低蛋白质吸附位点有关。随着接枝聚合物电荷密度的降低,相邻聚合物链之间的静电排斥作用减弱,蛋白质吸附容量降低,造成接枝链的灵活性增加以及蛋白质排阻效应减弱。因此,溶菌酶和γ-球蛋白在pMA-320-R170上的传质速率分别是FF-pMA-320的1.6倍和5.5倍。柱穿透实验结果表明,由于pMA-320-R170对γ-球蛋白传质速率较高,使得介质对蛋白质的动态结合容量(DBC)高于其他两种介质,在流速为150~750cm/h时可保持在10mg/mL以上。研究结果对设计和开发高性能蛋白质色谱介质提供借鉴和指导。