螺旋藻的生物化学及其基因工程研究

螺旋藻的生物化学及其基因工程研究李乐农郭宝江（华南师范大学生物技术研究所,广州５１０６３１）关键词螺旋藻基因工程生物活性物质螺旋藻是具有开发前途的绿色食品新资源,因其富含蛋白质、多糖、不饱和脂肪酸等多种营养成分,被认为是人类未来最理想的食品。本世纪６...     

螺旋藻——一种很有开发前景的藻类资源

螺旋藻是一类微型丝状藻类,对环境具有很强的耐受力,可用于污水体的生物监测和净化处理。更重要的是,螺旋藻具有很高的营养价值,其细胞内富含蛋白质、氨基酸、维生素、矿物质以及多种有益成分。在所有的植物资源中,螺旋藻的蛋白质、氨基酸含量最高。所以。螺旋藻可作为食品和饲料添加剂。螺旋藻还具有很高     

螺旋藻藻种数据库管理系统的设计与实现

螺旋藻属蓝藻门 ( Cyanophyta)、段殖体目 ( Hormogonales)、颤藻科 ( Oscilatoria-ceae)、螺旋藻属 ( Spirulina) [1 ] ,是一种新型的蛋白质资源 ,其蛋白质含量高 ,含有人体必需的氨基酸和丰富的维生素、微量元素及多种活性物质 ,是举世公认的最佳天然营养保健品和 2 1世纪人类最理想的食品之一 [2 ]。目前已知该属有 36个种 ,其中绝大多数为淡水藻类 ,用于工业生产的主要有钝顶螺旋藻 ( Spirulina platensis)和极大螺旋藻 ( Spirulinamaxima) 2种[1 ,3] 。自 1 990年以来 ,国内螺旋藻产业突飞猛进 ,获得了长足发展。要上一个螺旋藻养殖…     

螺旋藻藻蓝蛋白光敏作用的研究进展

螺旋藻是一种广泛养殖的丝状体蓝藻。从螺旋藻中提取的藻蓝蛋白具有抗肿瘤和增强免疫等多种生物学功能,作为光敏剂,藻蓝蛋白可应用于肿瘤治疗。本文阐述了藻蓝蛋白的结构、光动力疗法的原理和藻蓝蛋白光敏作用的研究进展,并介绍了藻蓝蛋白在光动力疗法中的应用现状与前景。     

食用蛋白资源——螺旋藻的开发利用

随着现代工业的迅猛发展,世界人口的急剧增加,人类将面临着污染日趋严重、粮食资源紧缺等问题。螺旋藻就是一种能防治环境污染、缓解未来人类饥荒的低等植物。本文概述了具有食用蛋白之称的螺旋藻的生长特性、营养价值以及对其进行综合开发利用的可行性及意义。     

螺旋藻耐盐相关基因启动子区功能分析

文章利用绿色荧光蛋白基因作为报告基因,研究2个螺旋藻耐盐相关基因启动子区域的功能。通过启动子预测软件预测螺旋藻耐盐相关基因5′端非翻译区的启动子结构,用Primer3.0程序在线设计引物,以pMD18-T载体和pUC18载体克隆螺旋藻启动子序列、gfp和卡那霉素抗性基因,将螺旋藻启动子-GFP基因-卡那霉素抗性基因(pro-gfp-kanr)三联DNA片段克隆至pKW1188载体,并将该重组质粒pKW1188::pro::gfp::kanr转化至受体菌集胞藻6803,激光共聚焦显微镜观察不同盐浓度培养条件下、不同时间段集胞藻表达GFP的情况。结果显示,通过不同盐浓度和不同时间的诱导,2个螺旋藻启动子在0.4~0.6 mol/L NaCl条件下,培养6~8 h表达的绿色荧光蛋白最多。文章成功构建了以绿色荧光蛋白为报告基因、卡那霉素抗性基因为选择标记、集胞藻6803作为外源基因表达受体,进行螺旋藻耐盐相关基因功能研究的平台;另外,从螺旋藻启动子能被盐诱导大量表达GFP的结果看,与启动子相关的螺旋藻基因很可能与螺旋藻的耐盐性相关。     

植物生理学和食物链良性循环

人类社会的发展与食物有密切关系,首先要吃饱,接着就是要吃好。让所有人们吃饱很不容易。至今地球上还有几亿人在挨饿,而且世界人口尚要增加,如何保证食物供应是人类面临的重大挑战。对丰衣足食的人来说,更要求吃好。不仅是营养,还有口味,会不会使人发胖等一系列问题,人们将越来越讲究。无论怎么吃,基础食物都是靠植物提供的。粮食、瓜果、蔬菜、海带、螺旋藻等本身就是植物产品;鱼肉蛋奶是动物吃了植物转换成的;香草木耳和酱醋美酒是微生物利用植物作原料变的。人和动物吃食物呼出二氧化碳和排出粪便,微生物将动植物和它们的排…     

微型藻类的应用价值

50年代我国曾对小球藻等微型藻类进行过研究,小球藻饲料、小球藻食品也风糜一时,但不久就冷落下来。近20年来,一些发达国家却相继对螺旋藻属、小球藻属、斜生栅藻属等开展了广泛的应用研究,取得了突破性进展。 (一)微型藻类的营养价值各国科学家的工作已经揭示了微型藻类的营养潜力。微型藻类中的粗蛋白含量平均为5.64%。含粗蛋白最高的如螺旋藻和蛋白核小球藻分别为17.49%和12.6%。总脂含量占干物质的1-7%,多数为甘油脂肪酸;核酸为干物质的4-6%,RNA与DNA之比为3∶1,数量大大超过常规饲料和食物;维生素的种类极为丰富,有维生素A源、维生素E、硫氨素、核黄素、吡哆醇、维生素     

食品常见真菌毒素的危害及其防止措施

真菌毒素是一类由真菌产生的普遍存在的化合物。危害人类健康的真菌毒素主要源于曲霉Aspergillus、青霉Penicil-lium、麦角菌属Claviceps和镰刀菌Fusarium等产生的次生代谢物。从全球范围来看,粮食安全问题经常是由谷物、坚果、水果和绿色咖啡豆上的真菌毒素造成的。其中,玉米和花生仁中的黄曲霉素经常超过安全阈值。在以这些食物作为主食的地处温暖和潮湿气候国家的消费者特别容易食用到黄曲霉素污染的食物。而真菌毒素往往会引起人类和动物急性中毒、慢性中毒和致癌。其不可避免地、广泛地、持续地影响着全球人类的健康。目前的防止措施包括选用抗真菌植物、采用适当方法贮藏食物以及食用绿色蔬菜等来预防癌症等。本文阐述了食品中常见真菌毒素的污染情况及其毒性,并对常用防止措施进行了综述,以期为食品真菌毒素防控工作提供参考。     

低温对螺旋藻可溶性蛋白和游离氨基酸外渗的影响

以鄂尔多斯高原碱湖特有的钝顶螺旋藻S1、引进的钝顶螺旋藻S2和极大螺旋藻S3为材料,采用Folin法和茚三酮法分别测定低温下细胞外渗液中可溶性蛋白和游离氮基酸含量。结果表明：处理温度越低,时间越长,螺旋藻细胞外渗液中可溶性蛋白和游离氨基酸的含量越高。S1膜损伤程度最轻,比引进种S2、S3有较强的抗寒能力。判断低温对螺旋藻膜损伤的程度,用可溶性蛋白较游离氨基酸更接近于实际。     

螺旋藻的营养保健作用

“多吃素、多走路、不发怒”是健康长寿的三大要诀,它反映了营养、运动、精神之间的辩证关系。螺旋藻就是一种营养价值很高的人类健康的“朋友”。 世界上有许多为人们所喜爱的藻类食品,如誉为“海洋蔬菜”的海带、紫菜,称为“人造猪肉”的小球藻,列入筵席“珍品”的发菜等。而螺旋藻则以它卓越的营养保健价值,受到人们的青睐。     

从烟叶中提取蛋白质

早在1942年,有人就提出植物叶子中的蛋白质可以作为人类食物的设想。此后,一些从植物叶子中分离蛋白质的简单技术逐步发展起来,分离出来的蛋白质是一种绿色的凝结物。最近,有人发明了一种在苜蓿叶提取液中将蛋白质部分和绿色聚集体分离开来的方法,得到的是白色的叶蛋白,不但含有氨基酸,而且具有某些特殊的功能,可用作食品配料。这种白色蛋白质含有88.6％的粗蛋白。     

生物技术在食品工业中的应用

生物技术是一门新兴的高新技术 ,对解决人类面临的食物、资源、健康、环境等重大问题发挥着越来越大的作用。根据国内外食品工业领域中生物技术的研究应用状况 ,主要阐述生物技术在功能食品开发、食品疫苗、海洋食物资源开发利用和啤酒工业中等方面的研究进展。     

基于蛋白质组学对螺旋藻砷胁迫响应机制的研究

通过研究螺旋藻(Spirulina sp.)在砷离子胁迫下的蛋白质组变化,从蛋白质表达水平解释螺旋藻对砷离子胁迫的响应机理。螺旋藻经过不同浓度砷离子胁迫7 d后,提取蛋白质进行凝胶电泳,并对差异蛋白进行质谱分析。结果表明螺旋藻在2.0 ppm砷酸盐中暴露10 min光合放氧速率降低27.3%,培养24 h后细胞内的金属硫蛋白、叶绿素、类胡萝卜素及藻胆蛋白相对含量均明显降低。蛋白组学共鉴定出75个差异蛋白,其中26个显著上调,49个呈现下调。这些差异蛋白表明砷离子主要通过破坏螺旋藻光合色素蛋白,干扰电子传递过程,导致能量合成受损,使得依赖光合作用产生能量进行的跨膜运动、蛋白质合成等相关过程受到影响;同时,活性氧清除与防御相关蛋白呈现上调,螺旋藻细胞内抗氧化系统被激活。     

基于蛋白质组学对螺旋藻在高温胁迫下响应机制的初步研究

本实验以螺旋藻为材料,通过i TRAQ对螺旋藻细胞在高温胁迫下的全蛋白进行定量分析。结果表明:40oC是螺旋藻可恢复的最大耐受胁迫温度,并在此温度胁迫条件下启动响应机制。差异表达蛋白的筛选结果确定了18 523个独特的肽和2 085个蛋白质,此外,在Uni Prot KB/Swiss-Prot数据库中注释了142种独特的蛋白质。GO功能注释中,共有207条蛋白序列被793条GO功能条目注释,平均GO层次为6.545。KEGG通路注释中,检测到呈现显著差异性表达的注释蛋白117个,涉及光合作用、能量代谢、RNA的转录和翻译等方面。荧光定量PCR结果显示,测序结果与i TRAQ实验相一致,光合系统I P700叶绿素脱辅基蛋白A1、果糖1,6-二磷酸酶、核酮糖二磷酸羧化酶大侧链、光合系统I反应中心亚基XI下调;顺反异构酶、热激蛋白70、热激蛋白90、磷酸甘油酸激酶、二磷酸核苷酸激酶上调。由此可知,螺旋藻经高温胁迫后,与光合作用和遗传信息相关的蛋白是影响螺旋藻热应激的关键。     

未来食品的低碳生物制造

受到人口增长过快、社会经济发展水平不平衡、人口老龄化和不健康饮食方式等影响,人类面临着食品和营养缺乏、部分人群中营养相关疾病高发等问题。同时,社会低碳发展的需求呼唤一种可持续的食物供给模式。因此,既能满足消费者口感和营养需求,又是绿色可持续食物供给模式的技术,例如功能糖、人造肉等未来食品技术,受到了广泛的关注。近年,新兴的生物制造技术及产品得到了迅猛发展,将会支撑形成绿色、低碳的未来食品产业,引发传统生产模式的深刻变革,是新兴生物经济的重大战略发展方向。本文聚焦于未来食品——功能糖、微生物蛋白及人造肉等关键辅配料的生物制造技术研究,追踪其在细胞工厂构建、工业环境下菌种测试与过程优化和衍生产品开发等研究的最新进展,展望未来的发展趋势,旨在为微生物制造未来食品的产业发展提供指导。     

真空冷冻干燥后藻蓝蛋白提取工艺及稳定性的研究

为拓宽极大螺旋藻藻蓝蛋白的应用范围,研究了温度、时间、pH值、固液比对其提取工艺及金属离子、食品添加剂等因素对其稳定性的影响。结果表明：藻蓝蛋白的最佳提取工艺为温度30℃、反应时间15h、Na2HPO4-柠檬酸缓冲液pH值70,固液比1∶60,在此条件下藻蓝蛋白的提取率达最大值。藻蓝蛋白在pH值50~70,温度30℃,室内可见光或暗光条件下较稳定;淀粉、蔗糖、明胶、苯甲酸钠等食品添加剂与低浓度条件下的氧化剂和还原剂对其稳定性影响不显著;金属离子Na+、K+、Mg2+和低浓度的Ca2+、Zn2+、Al3+、Fe3+、Cu2+对其稳定性无影响。因此,藻蓝蛋白在弱酸性环境、低金属离子浓度及常用食品添加剂等条件下较稳定,可将其作为天然色素广泛应用于食品工业中。     

极大螺旋藻藻胆蛋白提纯工艺初试

目的:螺旋藻富含藻胆蛋白,其附加值高,本实验对螺旋藻藻胆蛋白提取工艺做初步探索;方法:比较了组织捣碎法,冻融法,超声波法释放螺旋藻藻胆蛋白的效果,并用硫酸铵盐析,羟基磷灰石层析进一步提纯,对结果作了吸收光谱和SDS电泳鉴定;结果:显示超声波法破碎效果好,两次羟基磷灰石层析所得蛋白纯度较高;结论:表明本实验流程相对以往工艺经济,省力,省时,对螺旋藻藻胆蛋白的规模提取有一定实用价值。     

从我国实际出发,大力开发单细胞蛋白资源

开发单细胞蛋白资源,发展单细胞蛋白工业,这是开辟人类食物新来源的重要途径之一,是件具有战略意义的大事。单细胞蛋白不仅蛋白质含量丰富,营养效果良好,可以用来解决蛋白质食物和饲料的匮乏,而且因它能够以多种废弃资源为原料,进行物质再循环,所以也是加强环境保护、变废为宝的好途径。     

钝顶螺旋藻对无机碲的吸收代谢作用

研究钝顶螺旋藻对无机碲的吸收代谢作用,在钝顶螺旋藻稳定生长期(7d、8d、9d)添加700～1000 mg·L~(-1)的亚碲酸钠。结果表明,钝顶螺旋藻对无机碲有良好的有机化作用,其有机化比率达到75～80%;藻体中不同组分(固体残余物、水溶性蛋白、非蛋白水溶性物质)均有结合碲,这些组分主要是水溶性蛋白。此外,气态碲的产量和产率均随着碲剂量的增大而增加,当碲的累计浓度为1000mg·L~(-1)时,培养液中无机碲的残余率为48%,表明钝顶螺旋藻在生物修复碲污染方面有很大的开发应用潜力。