国家级生物化学精品课建设特色调查

对国家级精品课程资源网上国家级生物化学精品课建设的特色进行了调查,概述了国家级生物化学精品课建设的基本特色,分析了国家级普通生物化学和分支生物化学精品课建设的具体特色和发展趋势,提出了普通生物化学和分支生物化学精品课建设的策略。

《生物化学》教材编写的创新性调查与分析

为把握生物化学教材编写的发展趋势,编写适用性更强的生物化学教材,更好地服务于生物化学教学。笔者调研了近一年来国内新编写出版的有代表性的《生物化学》教材,分析了这些教材的编写内容、内容布局、编写风格等,重点就教材的基础内容和特色内容在编写上的创新性进行了汇总和分析。基于"生物化学"教学的需要,指出了《生物化学》教材在编写基础内容、特色内容上的发展趋势,以及在内容布局和编写风格上的新变化。期望这项对《生物化学》教材创新编写调查与分析工作能够为今后《生物化学》教材创新编写提供应有的参考。

器壁固定化脂肪酶(Pseudomonas cepacia lipase)的非水活性与稳定性

许多脂肪酶在有机体系中表现出催化作用,可用于绿色有机合成.但其催化活性和稳定性明显低于水/油(有机相)界面上的表现.为了提高脂肪酶在有机反应体系中的活性和稳定性,依据脂肪酶的界面活化机制,以水为酶蛋白构象优化剂、羧甲基纤维素为赋形剂,通过物理吸附的方式,将典型的假单胞菌脂肪酶(Pseudomonas cepacia lipase)固定在锥形瓶的内壁上,形成简易的生物反应器.为方便检测器壁固定化酶促反应动力学,选择特征吸收为640 nm的生化指示剂2,6-二氯靛酚为反应底物,乙酸乙烯酯为酰化试剂,丙酮为溶剂.光谱检测表明,催化反应0.5 h后,器壁固定化脂肪酶转化底物的能力是脂肪酶粉的6倍.在每次催化5 h共10次的循环催化中,器壁固定化脂肪酶的催化活性平均每次仅降低3.2%,而酶粉降低11.8%.结果表明,该器壁固定化脂肪酶的活性和稳定性相对于酶粉明显提高,这将为通过固定化有效提高脂肪酶的非水催化作用提供重要的参考.

荧光假单胞菌脂肪酶(PFL)的固定化及催化合成乙酸肉桂酯

为提高酶促合成食品添加剂乙酸肉桂酯的效果,选用荧光假单胞脂肪酶(PFL)为生物催化剂,肉桂醇为底物,乙酸乙烯酯为酰化试剂和溶剂,研究了PFL在反应器内壁上的固定化、及其催化转酯反应合成乙酸肉桂酯的动力学。结果表明,相对于塑料(PMMA和PET),在玻璃壁上的固定化PFL,吸附牢固,活性高。酶的固定化中,水可以明显优化PFL,但是不能稳定PFL;如果添加亲水性大分子羧甲基纤维素(CMC),则可以更好地稳定PFL。催化转酯18h,在玻璃壁上的CMC-固定化PFL可转化底物99%,再次使用时仍可转化83%的底物;而水-固定化PFL可转化底物98%,但再次使用时仅转化底物76%;酶粉转化底物86%,再次使用时转化底物62%。可见,在玻璃载体上的CMC-固定化PFL可更有效地催化合成乙酸肉桂酯。

大蒜油的预乳化及分散性研究

为了提高大蒜油的分散性和稳定性,按一定比例将大蒜油依次与乙醇和Tween 80混合,制备出一种无水的棕色、澄明和黏稠的液体,称之为预乳液。较佳的预乳液中大蒜油、乙醇和Tween 80的质量比为1∶3∶7,它可与任意比例的水混溶,形成一种澄明的纳米乳液。比如,在10倍水稀释后的乳液中,含有大量的纳米乳滴,平均直径为36.1 nm。而且,这种大蒜油预乳液能在40℃和密封条件下稳定保存6个月,其所含大蒜油的成分和分散效果没有明显地变化。

固定化脂肪酶ANL非水催化合成L-抗坏血酸棕榈酸酯

为提高酶促合成L-抗坏血酸棕榈酸酯的效果,采用物理吸附法,将黑曲霉脂肪酶(Aspergillus niger lipase,ANL)固定在瓶壁、脱脂棉上,制得固定化酶(器壁-ANL、脱脂棉-ANL),并催化L-抗坏血酸(Vc)与棕榈酸酯化反应合成Vc棕榈酸酯。结果发现,在37℃、转速160 r/min、Vc和棕榈酸摩尔比1∶3、反应24 h、丙酮为溶剂的条件下,器壁-ANL和脱脂棉-ANL催化反应的摩尔转化率分别为87.3%和90.4%。同样条件下,酶粉催化反应转化率不足36%。底物摩尔比为1∶1,器壁-ANL、脱脂棉-ANL催化反应的转化率分别为51.5%和62.2%。从生产的角度来看,脱脂棉-ANL催化,丙酮为溶剂、底物等摩尔比的反应体系具有低碳、环保和产物易提纯的特性,通过进一步提高转化率,更具工业应用价值。

脱脂棉固定化脂肪酶的非水活性与稳定性

脂肪酶具有非水催化作用,但其非水催化活性和稳定性需进一步提高,这是非水酶学的瓶颈问题之一。理想的策略是模拟脂肪酶的界面活化机制,以大分子代替水,优化、稳定化和有效分散酶蛋白,阻止其在有机相中变性。因此,选用多羟基、比表面积大、惰性、且与酶蛋白能兼容的大分子——脱脂棉纤维,作为固定化载体,以1∶0.9的质量比,通过物理吸附,将假单胞菌脂肪酶(Pseudomonas cepacia lipase)固定在脱脂棉纤维上。在催化己醇与乙酸乙烯酯的转酯反应中,反应1 h,脱脂棉固定化脂肪酶转化底物的能力是酶粉的3.7倍。在每次6 h共6次的循环催化中,固定化酶和酶粉转化底物的能力分别平均每次降低约0.3%和2.4%。表明脱脂棉固定化脂肪酶的非水活性,尤其是稳定性明显提高。这为通过固定化有效提高脂肪酶的非水催化作用,以满足工业应用的需要,提供了一种有效的途径和重要参考。

脱脂棉固定化脂肪酶PCL催化合成乙酸癸酯

乙酸癸酯是一种广泛用于食品和医药品的芳香添加剂。因天然提取量少,不能满足需求,通常利用合成方法制备乙酸癸酯。由于化学法污染环境严重、产率低且杂质多,而非水相酶催化合成乙酸癸酯是一种绿色合成途径,而且副反应少、产率高、产物易于分离提纯。所以,选用假单胞菌脂肪酶(Pseudomonas cepacia lipase,PCL)为生物催化剂,在37℃和160 r/min的条件下,通过物理吸附,将PCL固定在脱脂棉上,制备脱脂棉固定化PCL,并用于催化正癸醇与乙酸乙烯酯反应,合成乙酸癸酯。结果发现,酶与棉的质量比为10∶12时,脱脂棉固定化PCL的活性最高,在37℃和160 r/min,催化反应6 h,转化率达95%以上。在同样条件下,PCL酶粉仅能催化29%的底物反应。如果重复利用这种固定化酶,每次催化6 h,第3次的转化率仍可达到92%。在25℃和静置条件下,6 h后,固定化酶依然能转化底物89%。可见,脱脂棉固定化酶PCL的催化活性明显提高,且具有低碳催化特性。

DNA和组蛋白表观遗传修饰在2型糖尿病发病中作用的研究进展

糖尿病是由遗传和环境因素相互作用而引起的代谢性疾病。表观遗传修饰被证实与糖尿病发病有关。表观遗传修饰包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等。表观遗传通过DNA甲基化、组蛋白乙酰化和甲基化修饰等方式影响生命活动,其变化会影响糖尿病的发生发展。环境因素可以通过影响DNA甲基化及组蛋白修饰明显增加2型糖尿病的患病风险。DNA甲基化异常通过影响炎症反应和干扰胰岛的分泌从而导致糖尿病。组蛋白的翻译后修饰主要分为组蛋白的甲基化和乙酰化,通过作用于炎症反应、胰岛β细胞发育和胰岛素表达,从而影响糖尿病的发生发展。本文作者对2型糖尿病中可能的表观遗传学DNA甲基化和组蛋白修饰机制进行综述。

固定化荧光假单胞菌脂肪酶催化合成乙酸癸酯

乙酸癸酯是食品的芳香味添加剂,绿色、低碳和高效的生物合成方法是获得高纯度乙酸癸酯的理想途径。以荧光假单胞脂肪酶(Pseudomonas fluorescens lipase,PFL)为生物催化剂、羧甲基纤维素(CMC)为调节剂,通过物理吸附,将PFL固定在反应器内壁上。CMC-PFL催化癸醇与乙酸乙烯酯的反应表明,28 h后,转化率达98%;而PFL酶粉催化反应转化率仅76%。反应被放大50倍后,CMC-PFL催化96 h,转化率达99.4%,经旋转蒸发即得乙酸癸酯,收率94.6%。

CMC调节脂肪酶催化合成L-抗坏血酸棕榈酸酯

为提高脂肪酶催化合成L-抗坏血酸棕榈酸酯的效果,以亲水性大分子羧甲基纤维素(CMC)的稀溶液溶解酶,通过物理吸附,将脂肪酶Pseudomonas cepacia lipase(PCL)和Aspergillus niger lipase(ANL)固定在反应器的内壁上,制备出固定化酶CMC-PCL和CMC-ANL,并用于催化L-抗坏血酸与棕榈酸的酯化反应,且与商品固定化酶Nov435比较。结果表明,相对于酶粉,两种固定化酶的活性和稳定性都有明显提高,尤其是CMC-PCL。催化反应24h,CMC-PCL使酯化反应的转化率达到63.7%。尽管3次重复使用后,CMCPCL的催化活性有所降低,但可以通过加水和再固定化而使其催化活性恢复。再有,在反应体系中额外加入CMC,依赖CMC的强吸水性,可拉动反应平衡向酯合成方向移动,使CMC-PCL催化反应的转化率进一步提高到85.3%,可与Nov435的催化作用相媲美。同样条件下,加入CMC吸水,使Nov435催化的酯化反应的转化率达到89.6%。

调节黑曲霉脂肪酶催化合成己酸乙酯的探索

为提高己酸乙酯的酶促合成效果,通过物理吸附,将黑曲霉脂肪酶(Aspergillus niger Lipase,ANL)固定在柱形玻璃瓶的内壁上,形成简易的生物反应器,用于催化己酸和无水乙醇反应,合成己酸乙酯。在己酸与乙醇的体积比为0.6∶3.5的无溶剂体系中,酶的用量占反应体系0.24%,反应条件为37℃、160 r/min。研究表明,固定化过程中,水可以优化ANL的催化活性,羧甲基纤维素CMC能更好地优化ANL。在催化过程中,无水硫酸钠可以通过吸水作用,拉动平衡增大转化率,无水碳酸钠可中和己酸,进一步提高反应的转化率。反应时间24 h,转化率最高可达91.0%。

盐酸小檗碱-磷脂复合物的处方工艺研究

盐酸小檗碱是临床治疗胃肠道细菌感染等疾病的有效药物。但由于脂溶性差等问题,造成其口服生物利用度较低,难以充分发挥药效。本研究旨在利用磷脂复合技术提高盐酸小檗碱的脂溶性。通过溶剂-旋转蒸发法,以复合率(AE)为筛选指标,采用单因素筛选及正交设计,筛选得到制备盐酸小檗碱-磷脂复合物的最佳处方。优选处方下,盐酸小檗碱-磷脂复合率达到90%以上,4℃下可稳定保存3个月。该研究为盐酸小檗碱-磷脂复合物的后期应用奠定了物质基础。

3种益生菌的混合发酵探索

为探索益生菌混合发酵条件,经24 h培养,确定丁酸梭菌的最佳培养条件为pH 7.0和30℃,菌液OD=1.56。枯草芽孢杆菌的最佳培养条件为pH 7.0和32℃,菌液OD=1.06。酵母菌的最佳培养条件为pH 6.0和30℃,菌液OD=1.05。以丁酸梭菌为主菌,枯草芽孢杆菌和酵母菌为辅菌,丁酸梭菌∶枯草芽孢杆菌∶酵母菌为1∶1∶3、在pH 7.0和30℃时,培养24 h,菌液OD=2.42。

毛蕊异黄酮-磷脂复合物的处方研究

毛蕊异黄酮是从黄芪中提取分离得到的小分子异黄酮类活性化合物,可与机体的雌激素受体结合发挥显著的雌激素样作用、抗肿瘤和免疫调节等作用。但由于其脂溶性差等问题,造成制剂成型性差,体内生物利用度低。本研究旨在利用磷脂复合技术提高其脂溶性。其中,通过溶剂-旋转蒸发法,以复合率(AE)为筛选指标,通过单因素筛选以及正交设计,筛选得到制备毛蕊异黄酮-磷脂复合物的最佳处方。优选复合条件下,毛蕊异黄酮与大豆磷脂的复合比例为1∶5;复合溶剂为pH 6.0的无水乙醇;复合时间为60 min,在该优选处方工艺下,毛蕊异黄酮-磷脂复合率达到90%以上,4℃下可稳定保存3个月。该研究为毛蕊异黄酮-磷脂复合物的后期应用奠定了物质基础。

丙烯酸树脂调节假单胞菌脂肪酶(PCL)的催化作用

为提高非水相酶促合成酯类食用香精的效率,以亲水性丙烯酸树脂为调节剂,通过物理吸附,将假单胞菌脂肪酶Pseudomonas cepacia lipase固定在玻璃和塑料瓶壁上,并用于催化正己醇与乙酸乙烯酯发生转酯反应,合成乙酸正己酯。结果发现,在玻璃瓶壁上的固定化酶活性不理想,但在聚对苯二甲酸乙二醇酯塑料瓶壁上的固定化酶活性显著升高。催化2 h,从底物转化率看,相对于酶粉,塑料瓶壁上固定化酶的活性提高14倍。红外光谱分析表明,固定化酶的α-螺旋含量34.5%,高于酶粉中的含量29.6%,使用24 h,降低到30.9%。说明树脂调节的固定化作用很好地优化了酶的构象,但酶的稳定性有待进一步提高。