枯草芽孢杆菌壳聚糖酶水解制备低脱乙酰度壳寡糖及其组分分析

对来源于枯草芽孢杆菌菌株168(Bacillus subtilis 168)的壳聚糖酶编码基因进行了序列优化及全合成,并在毕赤酵母(Pichia pastoris)中实现了分泌表达,表达产物的蛋白质浓度达到0.30mg/ml。表达的壳聚糖酶最适p H为5.6,最适温度为55℃,比酶活达84.54U/ml。该酶在50℃及以下较稳定。利用该酶水解低脱乙酰度壳聚糖并使用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(ultra-performance liquid chromatography quadrupole time-of-flight mass spectrometry,UPLC-QTOF MS)对产物的组分进行了分离及鉴定。根据一级质谱信息,推测酶解产物中包含至少37种聚合度2~18,不同脱乙酰度的壳寡糖组分。综上,利用毕赤酵母分泌表达了来源于枯草芽孢杆菌菌株168的壳聚糖酶基因,利用表达产物水解制备了低脱乙酰度壳寡糖并对其组分进行了分析,可为后续壳寡糖结构与功能关系的研究提供参考。     

研究: 奶牛与水牛初乳中乳寡糖组分比较研究

乳寡糖是由乳汁中含量丰富的固体物质组成．研究结果表明,乳寡糖有提高免疫、益生元及抗感染等作用,已发现与婴儿肠道发育、神经智力发育等多方面关系密切．水牛奶是除牛奶外的第二大奶源,国际上公认其为营养含量高、口感好的优质乳制品,但目前针对水牛乳寡糖的研究多以美洲水牛为研究对象,尚无中国水牛的相关研究．本研究利用固相萃取对已脱脂和除去蛋白质的广西水牛初乳乳汁样品进行纯化,并采用苯胺 (aniline,Bn)衍生化试剂对其进行衍生化处理,通过UPLC-ESI-Q-TOF-MS液相质谱进行优化后,对水牛初乳中的寡糖组分进行测定并与牛乳进行了对比,最终测得奶牛初乳中19种及水牛初乳中的9种乳寡糖组分,并对二者的种类及含量进行比较,发现在两种初乳的乳寡糖中,中性糖二糖m/z 385.15和中性糖三糖m/z 547.21以及酸性糖m/z 635.23均为其主要寡糖成分,与其他乳寡糖相比含量相对较高．总体而言水牛初乳中的中性寡糖占比比奶牛初乳高,二者中性糖占乳寡糖总量的比例分别为88.88%和63.16%．     

几丁寡糖对脂肪酸代谢紊乱的抑制作用及分子机制

旨在从细胞学实验及整体动物水平探讨几丁寡糖(NACOS)对机体脂代谢紊乱的抑制作用及其潜在的分子机制。在细胞学实验中,HepG2细胞被分为4组,即对照组、棕榈酸(Palmitic acid,PA)组、几丁寡糖(NACOS)组、NACOS+PA组。在体内实验中,将雄性C57BL/6小鼠随机分为4组(n=5),即正常对照(NCD)组、高脂饮食(HFD)组、NACOS组、NACOS+HFD组,实验共20周。主要检测方法如下:采用油红O染色检测细胞脂质沉积,RT-PCR方法检测脂代谢调控分子及炎症因子的转录表达水平,Western blotting方法检测MAPKs及PI3K/Akt通路中相关蛋白激酶的蛋白磷酸化水平。细胞学实验表明,NACOS对HepG2没有明显的细胞毒性作用,并能显著降低细胞内脂滴颗粒的沉积,下调肝细胞及小鼠肝脏组织中脂代谢相关调控因子(PGC1α、Cox5b及Mcad)及炎症因子IL-1β的转录表达水平(P0.05或0.01),抑制肝细胞及肝脏组织中p38、ERK1/2及Akt蛋白激酶的激活(P0.05或0.01)。基于上述研究,NACOS可抑制肝脏线粒体脂肪酸氧化和脂质从头合成途径,阻断炎症反应的发生,从而预防脂代谢紊乱的发生。     

里氏木霉几丁质酶表达及其水解产物组成与结构分析

优化并全合成里氏木霉几丁质酶基因,在毕赤酵母中实现分泌表达。产物几丁质酶的蛋白浓度达0. 17mg/ml,最适pH为5. 6,最适温度为65℃,酶活为0. 52U/ml。该酶在50℃及以下较稳定。利用该酶水解低脱乙酰度壳聚糖并对产物的组成及结构进行分析。超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(ultra-performance liquid chromatography quadrupole time-of-flight mass spectrometry,UPLC-QTOF MS)检测及分析结果显示,酶解产物中包含至少41种聚合度2～18,不同脱乙酰度的壳寡糖组分;核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)检测及分析结果显示,产物壳寡糖的还原端主要为N-乙酰氨基葡萄糖,非还原端则同时含有N-乙酰氨基葡萄糖及氨基葡萄糖。相关结果可为壳寡糖的结构与功能关系研究提供参考。     

螺旋藻-壳寡糖生物被膜抑制剂的制备、表征及活性评价

病原菌形成的生物被膜严重威胁人类健康,显著增强了病原菌的耐药性,针对生物被膜的特效药物亟待研究。从虾、蟹壳等中提取得到的壳寡糖是一种天然碱性寡糖,具有良好的杀菌效果,但其对生物被膜的抑制作用仍有待提高。螺旋藻（Spirulina,SP）是一种表面带负电荷的微藻,其与壳寡糖形成的复合物可能发挥协同增效杀灭生物被膜深处病原菌的作用。针对提升壳寡糖的抑生物被膜作用,本研究首先通过浊度法筛选得到了杀菌效果显著的壳寡糖,并通过静电吸附作用将壳寡糖与螺旋藻结合,完成螺旋藻@壳寡糖（Spriulina@Chitooligosaccharides,SP@COS）复合物的制备。通过测定zeta电位、粒径和荧光标记等方法表征了壳寡糖和螺旋藻的结合情况,紫外-可见吸收光谱（ultraviolet-visible absorbance spectroscopy,UV-Vis）结果显示出螺旋藻对壳寡糖的包封率达90%,负载率达16%。制备的SP@COS对细菌、真菌生物被膜都有明显的增效抑制作用,且这种抑制效果主要是通过深入生物被膜内部、破坏细胞结构所实现。这些结果显示了螺旋藻-壳寡糖复合物具备作为生物被膜抑制剂的潜力,为提高壳寡糖的抑生物被膜作用、解决病原菌的危害提供了理论基础与新的思路。