α-L-鼠李糖苷酶特性简述及影响酶活的因素

α-L-鼠李糖苷酶是一个非常重要的工业酶,广泛分布于各种生物中。不同来源的α-L-鼠李糖苷酶具有多样性。细菌来源的α-L-鼠李糖苷酶的最适pH接近中性或偏碱性,而真菌来源的α-L-鼠李糖苷酶的最适pH在酸性范围。除此之外,不同来源的α-L-鼠李糖苷酶在最适温度、热稳定性和底物特异性等方面也不尽相同,酶学性质的差异,决定了其在工业应用时所具有的优势和限制。因此,分析不同来源的α-L-鼠李糖苷酶的酶学性质、阐明其在催化机制和底物特异性等方面的异同点、探究底物的糖苷配体和金属阳离子对酶活性的影响以及L-鼠李糖和葡萄糖对酶的竞争性抑制作用,可以为工业生产中准确选择α-L-鼠李糖苷酶提供参考,进一步推动该酶的工业化应用进程。     

多形拟杆菌α-L-鼠李糖苷酶序列分析与酶学性质

α-L-鼠李糖苷酶在生物技术领域具有很好的生物催化应用前景。目前,仅16个细菌源GH78家族α-L-鼠李糖苷酶基因被报道,对α-L-鼠李糖苷酶的序列特征与分子催化机制了解尚不完善。人体肠道细菌多形拟杆菌可利用多种多糖与糖苷,其基因组包括6个预测的α-L-鼠李糖苷酶基因,本文集中于连续定位于一个基因座的2个α-L-鼠李糖苷酶基因BtRha78D和BtRha78E,通过研究二者的序列特征和酶学特性旨在确定此基因座的生物学意义。序列分析显示,BtRha78D和BtRha78E的序列组成与长度差异性大,与已发现的α-L-鼠李糖苷酶序列一致性较低,分子进化关系也较远;酶学性质研究表明,BtRha78D和BtRha78E可高效水解底物p NPR,最适p H分别为p H6.0与p H 7.0。BtRha78E在p H 7.5~8.0范围内,仍能保持52%以上的活性。BtRha78D和BtRha78E最适温度为50℃,对pNPR的kcat分别为14.78 s-1和5.48 s-1,Km分别为0.14 mmol/L和0.44 mmol/L,kcat/Km分别为105 600 s-1L/mol和12 500 s-1L/mol。BtRha78D和BtRha78E耐受低浓度(1%)有机溶剂,10%浓度显著降低酶活性,对二甲亚砜具有很好的耐受性,10%浓度下仍能分别保持42%和53%的活性。本研究揭示,α-L-鼠李糖苷酶BtRha78D和BtRha78E间的序列组成与长度差异性很大,具有相同的催化活性而酶学性质却不同,一个包含2个α-L-鼠李糖苷酶基因的基因座可能参与多形拟杆菌降解利用含α-L-鼠李糖基的多糖与糖苷化合物。     

微生物来源α-L-鼠李糖苷酶的分子和结构生物学研究进展

α-L-鼠李糖苷酶(α-L-rhamnosidase(EC 3.2.1.40))是一种水解酶,分布在GH13、GH28、GH78和GH106家族,其中3种GH78家族的α-L-鼠李糖苷酶具有典型的(α/α)6桶状结构,它能够特异性地水解许多糖苷类物质末端的α-L-鼠李糖基,在食品饮料加工工业和医药业中具有重要的应用价值。介绍了微生物来源的α-L-鼠李糖苷酶的性质及应用,主要阐述了α-L-鼠李糖苷酶基因的克隆、表达及该酶晶体结构方面的研究进展。     

基于宏基因组学方法挖掘新型α-L-鼠李糖苷酶资源北大核心CSCD

α-L-鼠李糖苷酶是特异性切割末端含α-L-鼠李糖的天然化合物的一类糖苷水解酶,该酶在食品、医药、化学等行业都有广泛的应用。本研究旨在利用保守氨基酸基序结合PCR驱动的宏基因组学方法,从提取的健康人体粪便宏基因组DNA中获得新型细菌源α-L-鼠李糖苷酶基因。通过对CAZy数据库GH78家族中193条细菌源α-L-鼠李糖苷酶氨基酸序列进行多重序列比对,首次将α-L-鼠李糖苷酶家族分为3个亚家族,并确定了其中两个亚家族的两对保守氨基酸基序。基于保守基序氨基酸序列设计简并引物,PCR扩增保守基序间基因片段,对PCR产物克隆测序,结果获得12条α-L-鼠李糖苷酶基因片段,对其编码的氨基酸序列在Gen Bank数据库进行Blast序列比对,其中两条基因片段的氨基酸序列一致性仅为52%,一条为73%,其余9条在94%以上。根据Gen Bank数据库中序列一致性94%以上片段对应全长基因序列设计上下游引物,以人体粪便宏基因组DNA为模板,扩增获得3条α-L-鼠李糖苷酶全长基因,并将其克隆于载体p ET-28a,在E.coli BL21(DE3)内进行异源表达,目的蛋白多以包涵体形式存在于沉淀中,少量以可溶性形式存在于上清中。人体肠道细菌宏基因组为新型α-L-鼠李糖苷酶基因发现提供了潜在的基因资源库,基于保守氨基酸基序驱动的宏基因组学方法,从人体肠道以及环境宏基因组中直接获取新酶基因是可行的。     

基于宏基因组学方法挖掘新型α-L-鼠李糖苷酶资源

α-L-鼠李糖苷酶是特异性切割末端含α-L-鼠李糖的天然化合物的一类糖苷水解酶,该酶在食品、医药、化学等行业都有广泛的应用。本研究旨在利用保守氨基酸基序结合PCR驱动的宏基因组学方法,从提取的健康人体粪便宏基因组DNA中获得新型细菌源α-L-鼠李糖苷酶基因。通过对CAZy数据库GH78家族中193条细菌源α-L-鼠李糖苷酶氨基酸序列进行多重序列比对,首次将α-L-鼠李糖苷酶家族分为3个亚家族,并确定了其中两个亚家族的两对保守氨基酸基序。基于保守基序氨基酸序列设计简并引物,PCR扩增保守基序间基因片段,对PCR产物克隆测序,结果获得12条α-L-鼠李糖苷酶基因片段,对其编码的氨基酸序列在Gen Bank数据库进行Blast序列比对,其中两条基因片段的氨基酸序列一致性仅为52%,一条为73%,其余9条在94%以上。根据Gen Bank数据库中序列一致性94%以上片段对应全长基因序列设计上下游引物,以人体粪便宏基因组DNA为模板,扩增获得3条α-L-鼠李糖苷酶全长基因,并将其克隆于载体p ET-28a,在E.coli BL21(DE3)内进行异源表达,目的蛋白多以包涵体形式存在于沉淀中,少量以可溶性形式存在于上清中。人体肠道细菌宏基因组为新型α-L-鼠李糖苷酶基因发现提供了潜在的基因资源库,基于保守氨基酸基序驱动的宏基因组学方法,从人体肠道以及环境宏基因组中直接获取新酶基因是可行的。     

响应面优化裂褶菌多糖酶解工艺及抑菌研究

探索了裂褶菌多糖酶解法提取工艺及酶解产物抑菌的作用。分别从p H、酶解时间、酶解温度和加酶量4个因素考察了对裂褶菌多糖提取率的影响,通过响应面分析进行裂褶菌多糖提取工艺条件的优化。结果表明,在液体果胶酶p H为5.5、酶解时间1.2h、酶解温度50℃、加酶量1%时裂褶菌多糖提取率达54.76%;以大肠杆菌、假单胞菌为供试菌株,通过抑制率来反映其抑菌效果,结果表明裂褶菌多糖对大肠杆菌、假单胞菌有一定的抑制作用。     

联合提取铁皮石斛中生物碱及多糖的研究

为提高铁皮石斛有效成分的综合利用效率,本研究利用闪式提取法对其中的生物碱、结合多糖与游离多糖进行了联合提取,并对酶解条件进行了优化。通过单因素试验所确定的最佳酶解条件为:料液比1∶30、纤维素酶添加量32 U/g、木瓜蛋白酶添加量39200 U/g、酶解时间2.5 h。生物碱、结合多糖及游离多糖的得率分别为0.136%、4.2%及19.3%;纯度分别为78.2%、81.3%及90.6%。利用GPC测定所提取的结合多糖及游离多糖的重均分子量分别为2373 Da、17987 Da。本研究确定了利用铁皮石斛联合制备生物碱及多糖的工艺,本工艺方法简便、成本低廉,适于工业化生产。     

响应面法优化酶法提取枸杞多糖的研究

选用响应面法优化及正交实验法进行淀粉酶提取枸杞多糖实验设计及分析。通过单因素实验后,正交实验确定淀粉酶酶解提取枸杞多糖的最佳条件为:pH=5.0,温度50℃,时间80 min,加酶量为0.5%,枸杞多糖提取率12.1%;响应面分析确定淀粉酶酶解提取枸杞多糖的最佳条件为酶解温度49.56℃、酶解时间140 min、酶浓度0.3%,枸杞多糖提取率为13.25%。酶法提取枸杞多糖比传统热水浸提提高了枸杞多糖的提取率,反应条件温和,而且通过响应面法进行实验设计和优化比正交实验法能得到更高的枸杞多糖提取率。     

黑曲霉α-鼠李糖苷酶高产菌株的选育

本文首次报道利用Davis方法制备的透明圈法筛选α-鼠李糖苷酶高产菌株.用甲基磺酸乙酯对出芽8 h的黑曲霉孢子进行诱变处理,用透明圈法初筛出的菌株中,产量提高40%以上的突变菌株占11%;用摇瓶培养对初筛出的菌株进行两轮复筛α-鼠李糖苷酶高产突变株T-226,摇瓶培养α-鼠李糖苷酶活达373.4 U/mL,比出发菌株提高了22.7%.对该高产突变株进行5 L罐发酵实验,发酵84 h测得α-鼠李糖苷酶活为631.9 U/mL.用新建立的方法选育高产α-鼠李糖苷酶的高产菌株,不仅具有较高的筛选效率,还具有良好的准确性.     

黑曲霉a-鼠李糖苷酶高产菌株的选育

本文首次报道利用Davis方法制备的透明圈法筛选α-鼠李糖苷酶高产菌株。用甲基磺酸乙酯对出芽8 h的黑曲霉孢子进行诱变处理, 用透明圈法初筛出的菌株中, 产量提高40%以上的突变菌株占11%; 用摇瓶培养对初筛出的菌株进行两轮复筛α-鼠李糖苷酶高产突变株T-226, 摇瓶培养α-鼠李糖苷酶活达373.4 U/mL, 比出发菌株提高了22.7%。对该高产突变株进行5 L罐发酵实验, 发酵84 h测得α-鼠李糖苷酶活为631.9 U/mL。用新建立的方法选育高产α-鼠李糖苷酶的高产菌株, 不仅具有较高的筛选效率, 还具有良好的准确性。     

七种秋石斛鲜花挥发性成分差异性分析

为查明秋石斛不同品种关键赋香成分,利用固相微萃取(SPME)方法结合GC-MS技术,测定了秋石斛5个具香气的品种,即绿天使(Dendrobium Hand Green)、日出2号(Dendrobium Burana Sunrise No.2)、白花607(Dendrobium K.B.White 607)、紫背256(Dendrobium Blue Sapphine 256)、魅力(Dendrobium Burana Charming)以及2个不具香气的品种,即红牛(Dendrobium Red Bull)、三亚阳光(Dendrobium Sunya Sunshine)盛花期的花朵挥发性成分及其相对含量。结果表明:共鉴定出45种挥发性化合物,其中萜烯类34种、芳香族化合物8种、酯类3种,5种具香气的秋石斛花朵所含挥发性成分绝大部分都是萜烯类,萜烯类对秋石斛的花香起着重要的作用。通过比较发现,5种具香气秋石斛的主要赋香成分为3-蒈烯、芳樟醇、α-可巴烯和α-法尼烯,不同品种挥发性成分的组成和含量明显不同。绿天使和日出2号的主要香气成分是3-蒈烯,相对含量分别为59.343%和77.775%,但日出2号中的释放率约为绿天使的3倍;白花607主要香气成分为3-蒈烯(29.170%)、α-可巴烯(17.660%)、芳樟醇(10.990%);紫背256中α-法尼烯相对含量最高(42.310%);魅力中主要香气成分是α-可巴烯(33.648%),邻苯二甲酸二异丁酯(13.866%)为其次。2个不具香气品种中鉴定出化合物较少,主要挥发性成分释放率较小;红牛主要挥发性成分是胡莫柳酯(28.118%),三亚阳光是异丁子香酚(27.529%)。这些主要挥发性成分对不同品种秋石斛花的特有香味起决定性作用,且大部分已被广泛应用于香精香料,医药,日化等产品中。该研究结果为香型秋石斛产品开发及品种的培育提供了参考。     

铁皮石斛Csl基因家族生物信息学及表达分析

通过分析铁皮石斛类纤维素合成酶(cellulase synthase-like, Csl)的氨基酸序列特征,挖掘与多糖合成相关的Csl基因,从而为参与多糖代谢的铁皮石斛Csl蛋白的后续研究提供有力参考。本研究在生物信息学层面,对铁皮石斛21条完整Csl蛋白序列的理化性质、导肽、信号肽、疏水性/亲水性、跨膜结构域、蛋白质高级结构及功能域等进行预测分析,并与拟南芥的Csl蛋白进行了同源比对并构建系统进化树。结果表明,CslD2a/b/c、CslD4、CslG3b为酸性蛋白,其余为碱性蛋白;Leu、Ser、Ala、Phe、Val和Ille等氨基酸是铁皮石斛Csl蛋白的主要氨基酸;铁皮石斛Csl蛋白具有明显的疏水区和亲水区,都存在跨膜结构。蛋白质二级结构的主要元件是α-螺旋、无规则卷曲和延伸链。与拟南芥的进化分析显示,铁皮石斛Csl蛋白基因被分为3大分支,CslA和CslC归为一支,CslB/E/G/H归为一支,CslD归为一支。本研究系统分析了铁皮石斛Csl蛋白的序列特征,可为今后深入研究该蛋白在铁皮石斛多糖代谢上的功能提供参考。     

不同提取方法对黔产水香薷挥发性成分的影响

比较不同提取方法对黔产水香薷挥发性成分影响。采用固相微萃取法、水蒸气蒸馏法提取水香薷挥发性成分,用GC-MS联用仪进行测定,结合NIST05和WILEY275谱库鉴定各化合物,峰面积归一化法测定各成分相对含量。利用两种提取方法供从水香薷中鉴别出67个化合物。从固相微萃取法提取物中检测并鉴定了45个化合物,而从水蒸气蒸馏法提取物种检测并鉴定了55个化合物。其中挥发性相同的化合物有33种,两种不同提取方法得到的挥发性成分虽有差异,但主要成分变化不大。体外抗菌试验表明,水香薷挥发性成分具有抑菌作用。这些研究结果为香料植物水香薷的开发提供了科学依据。     

石斛干品基因组DNA的提取与RAPD分析

市场中药干品的药性差异一直是影响中药标准化的瓶颈,而检测技术相对落后是导致这一现象的主要原因。DNA分子水平检测的困难是药材干品的基因组DNA难以提取。本文以铁皮石斛(Dendrobium candidum)干茎为材料,采用了四种方法从干品石斛中提取基因组DNA。结果表明,采用改良的CTAB法可从石斛干品尤其是干茎皮中提取质量较高的基因组DNA,其分子量大于23kb,以此DNA为模板进行不同引物的PCR扩增可获得清晰的RAPD条带。该研究初步建立了石斛干品合适的RAPD技术体系。     

珍稀濒危植物单性木兰种皮的挥发性成分分析

采用水蒸汽蒸馏法提取单性木兰种皮的挥发组分,用GC-MS分别定性定量分析了提取的油层精油和溶解在水中的化学成分。结果表明,挥发组分的提取率为4.2%,其中,油层精油得率为3.5%,主要成分中萜烯类化合物多,含量高,其中罗勒烯37.3%、D-苧烯9.03%、对-伞花烯8.10%、β-月桂烯7.79%、β-反-罗勒烯4.08%、对-孟-1-烯4.00%、α-侧柏烯3.11%;水层乙醚萃取率0.7%,其中α-松油醇6.13%、对-伞花烃5.57%、D-苧烯5.33%、6-甲基-3,5-庚二烯-2-酮4.44%、4-甲基-4-戊烯-2-酮4.16%。     

Optimization of aqueous-assisted extraction of polysaccharides from pumpkin (Cucurbita moschata Duch) and their biological activities

The pumpkin pulp contains a greater composition of edible polysaccharides and has reported with excellent biological applications. This research pertains to optimize the extraction of polysaccharides from the fleshy portion of the pumpkin using aqueous assisted extraction (AAE). The result showed that the optimal extraction condition of pumpkin polysaccharide was as follows: extraction temperature at 55 °C, pH 4.5, and enzyme concentration of 4000 µ/g for 80 min. Under the optimal extraction condition, the yield of pumpkin polysaccharide via AAE (15.4) was significantly higher. The biological activities of extracted polysaccharide including α-amylase inhibition (57.41% at 1000 µg/mL) and anti-inflammatory (50.41% at 25 µg/mL) activity increased significantly. Additionally, the antioxidant activities of extracted pumpkin polysaccharides including IC₅₀ values of DPPH and ABTS were 59.87% and 58.74%, respectively. The pumpkin polysaccharide has maximum inhibitory effects against bacterial strains especially for Escherichia coli than that of fungal strains. It is suggested that the aqueous assisted extraction of is a cost-effective promising method to decrease the processing time as well as enhancing extracted polysaccharide yield – times.     

小花清风藤挥发油化学成分研究

利用水蒸气蒸馏法提取小花清风藤中的挥发性成分,通过气相色谱质谱联用技术（GC-MS）并结合计算机分析鉴定提取物中挥发油芳香成分,共鉴定出17种化合物,其中有12种烷烃类化合物,1种芳香类化合物,1种醚类化合物,1种杂环类化合物,1种环戊二烯和1种酰胺类化合物。用面积归一化法测定挥发油中各种成分的相对含量,合计占总峰面积的8.8%。实验结果表明：用水蒸气蒸馏提取小花清风藤挥发油时,提取率为4.18%,其最主要成分为烷烃类化合物。     

Molecular characterization and enzymatic hydrolysis of naringin extracted from kinnow peel waste

Kinnow peel, a waste rich in glycosylated phenolic substances, is the principal by-product of the citrus fruit processing industry and its disposal is becoming a major problem. This peel is rich in naringin and may be used for rhamnose production by utilizing α-L-rhamnosidase (EC 3.2.1.40), an enzyme that catalyzes the cleavage of terminal rhamnosyl groups from naringin to yield prunin and rhamnose. In this work, infrared (IR) spectroscopy confirmed molecular characteristics of naringin extracted from kinnow peel waste. Further, recombinant α-L-rhamnosidase purified from Escherichia coli cells using immobilized metal-chelate affinity chromatography (IMAC) was used for naringin hydrolysis. The purified enzyme was inhibited by Hg2+ (1 mM), 4-hydroxymercuribenzoate (0.1 mM) and cyanamide (0.1 mM). The purified enzyme established hydrolysis of naringin extracted from kinnow peel and thus endorses its industrial applicability for producing rhamnose.     

生物技术在几种植物生物活性物质生产中的应用

近年来肉苁蓉、红豆杉、铁皮石斛、怀槐等植物生物活性物质的研究已成热点。综述生物技术在这几种植物生物活性物质生产中的应用,展示了植物生物活性物质在医药、保健食品和化妆品等方面的广阔应用前景。     

固相微萃取结合GC/MS联用技术研究野松茸干品的挥发性成分

采用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术分析鉴定了野松茸干品中的挥发性风味成分.鉴定出48种风味化合物,占挥发性成分总量的91.44％,其中酸类9种、酯类6种、含氮杂环化合物11种、醇类3种、醛类5种、酮类10种、其他类4种.野松茸干品中主要的芳香成分是桂酸甲酯(42.99％)、3-甲基丁酸(8.56％)、2,6-二甲基吡嗪(8.36％)、2,5-二甲基吡嗪(2.46％)和1-辛烯-3-醇(2.06％).