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β-葡萄糖苷酶催化活性改造及在毕赤酵母中的高效表达

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食品与发酵工业 2024年

作者：吴涛旭阳鹏辉李阳阳刘松江南大学未来食品科学中心江南大学生物工程学院

β-葡萄糖苷酶(EC 3.***.1.21)能催化底物非还原末端的β-D-葡萄糖苷键水解释放葡萄糖和相应配基，是纤维素糖化过程中的关键酶之一。篮状菌(Talaromyces leycettanus JCM12802)来源的β-葡萄糖苷酶bgl3A热稳定性较好，但催化活性还亟待... 详细信息

β-葡萄糖苷酶(EC 3.***.1.21)能催化底物非还原末端的β-D-葡萄糖苷键水解释放葡萄糖和相应配基，是纤维素糖化过程中的关键酶之一。篮状菌(Talaromyces leycettanus JCM12802)来源的β-葡萄糖苷酶bgl3A热稳定性较好，但催化活性还亟待提高。该研究中，通过Discovery Studio 2022柔性对接模块构建了bgl3A和底物pNPG的复合物结构；基于结合能预测模块对bgl3A催化活性位点6 ?以内的氨基酸残基进行虚拟突变，计算突变前后酶对pNPG的结合能变化；对结合能变化小于-0.7 kcal/mol的20个突变体进行表达、纯化和酶学性质分析。与bgl3A相比，突变体bgl3A-N237Y的比酶活和kcat/Km分别提升了22%和25%。将bgl3A-N237Y在毕赤酵母中表达，通过信号肽替换和共表达分子伴侣使其摇瓶发酵酶活达106.6 U/mL，较优化前提高75%。研究得到高活性bgl3A突变体及其生产菌将有助于提高其工业化应用效果。

关键词： β-葡萄糖苷酶催化活性底物结合能毕赤酵母高效表达

基于理性设计策略提高呕吐毒素解毒酶DepB的催化活性

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南京农业大学学报 2024年

作者：周慧敏牛家峰池慧兵马斌朱萍陆兆新吕凤霞南京农业大学食品科学技术学院

[目的]呕吐毒素(DON)广泛存在于粮谷类原料及其制品中，对人和动物的健康都造成严重危害。然而，现有呕吐毒素解毒酶存在种类少、催化性能差等问题，限制了其在食品加工和饲料中的应用。本研究采用理性设计策略对呕吐毒素解毒酶DepB进... 详细信息

[目的]呕吐毒素(DON)广泛存在于粮谷类原料及其制品中，对人和动物的健康都造成严重危害。然而，现有呕吐毒素解毒酶存在种类少、催化性能差等问题，限制了其在食品加工和饲料中的应用。本研究采用理性设计策略对呕吐毒素解毒酶DepB进行分子改造，以提高DepB的催化活性。[方法]通过对底物10 ?范围内的氨基酸残基进行丙氨酸和甘氨酸扫描，确定突变“热点”氨基酸残基。随后，采用定点饱和突变和组合突变技术筛选得到催化活性显著提高的突变酶，并对其进行三维结构模拟和分子动力学模拟，分析其催化活性提高的分子机制。[结果]获得了催化活性显著提高的三点突变酶A289V/A227R/S54N，该酶比活力为335.77 U·mg-1，是野生型DepB的2.25倍。动力学参数显示，三点突变酶的Km值由95.11 μmol·L-1下降到58.33 μmol·L-1，kcat/Km比值由5.99 mmol-1·L·s-1提高至16.94 mmol-1·L·s-1，亲和力和催化效率均显著提高。通过三维结构模拟和分子动力学模拟分析，发现空间位阻减小、静电相互作用增强、酶-底物-辅酶结合自由能降低是其催化活性提高的分子机制。[结论]基于理性设计策略提高了DepB的催化活性，强化了DepB的适用性能，为呕吐毒素解毒酶的分子改造及其在食品加工和饲料中的应用提供依据。

关键词：呕吐毒素解毒酶 DepB 催化活性理性设计分子机制

固溶体催化CO加氢制甲醇催化活性和反应机理研究

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煤炭学报 2024年

作者：陈志远王宇宁周嘉斌龚杰松黄振辉艾兆李东方高文桂昆明理工大学冶金与能源工程学院教育部冶金节能与减排工程研究中心

固溶体催化剂应用于CO2加氢制甲醇研究具有较好的催化活性，得益于其固溶强化、晶格畸变和固溶体结构等性能的变化。固溶强化可以有效提高催化剂的热稳定性，能够在高温和高压的条件下保持稳定的催化性能。晶格畸变可以调整催化剂的电... 详细信息

固溶体催化剂应用于CO2加氢制甲醇研究具有较好的催化活性，得益于其固溶强化、晶格畸变和固溶体结构等性能的变化。固溶强化可以有效提高催化剂的热稳定性，能够在高温和高压的条件下保持稳定的催化性能。晶格畸变可以调整催化剂的电子结构和表面活性位点，增强界面结构间相互作用促进反应物分子的吸附和活化。固溶体结构可形成较多的氧空位和双金属位点协同效应，在高温活化CO2的过程中，使反应的关键中间体更加稳定，从而有效抑制CO的生成。CO2加氢制甲醇反应机理的争议主要集中在甲酸盐物种(HCOO*)和羧基物种(COOH*)两种中间体上。其中，固溶体催化剂更倾向于甲酸盐机理，认为甲酸盐(HCOO*)和甲氧基(CH3O*)是反应的关键中间体。镓锆、铟锆和锌锆是最为常见的三种固溶体催化剂，针对这三种催化剂CO2加氢制甲醇催化活性和反应机理进行总结。最后对固溶体催化剂在CO2加氢制甲醇领域存在的问题的进行了探讨和展望。

关键词：固溶体催化剂 CO 加氢制甲醇反应机理催化活性

基于定向进化技术提高呕吐毒素解毒酶DepA的催化活性

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南京农业大学学报 2024年第4期 750-759页

作者：李越池慧兵牛家峰马斌周慧敏朱萍吕凤霞南京农业大学食品科学技术学院

[目的]呕吐毒素（deoxynivalenol, DON）C3位羟基的异构化是生物脱毒的关键部位，其中DepA作为DON生物转化中第一步关键限速酶，存在催化活性低的问题，限制了其在食品及饲料加工领域中的应用。本文旨在通过定向进化技术对DepA进行分子... 详细信息

[目的]呕吐毒素（deoxynivalenol, DON）C3位羟基的异构化是生物脱毒的关键部位，其中DepA作为DON生物转化中第一步关键限速酶，存在催化活性低的问题，限制了其在食品及饲料加工领域中的应用。本文旨在通过定向进化技术对DepA进行分子改造，以期获得催化活性显著提高的突变酶，提高其工业化应用的潜力。[方法]通过易错PCR和DNA shuffling相结合的方法，构建突变文库，经高通量筛选后，对催化活性明显提高的突变体进行酶学性质表征。同时，采用分子动力学模拟和三维结构模拟分析，探究突变酶催化活性提高的分子机制。[结果]成功筛选到突变酶S2、S10和S12,与野生型相比，其比活力分别提高207%、293%和258%。动力学参数结果显示，突变酶S2、S10和S12的Km值分别为56.89、27.00和40.65μmol·L-1,是野生型的91.7%、43.5%和65.5%;kcat/Km值分别为327.30、576.67和380.07 L·mmol-1·s-1,是野生型的1.25、2.20和1.45倍，相比野生型，突变酶亲和力和催化效率均显著提高。此外，分子动力学模拟和三维结构模拟分析结果表明，柔性增加、底物DON的进攻距离缩短、氢键增加、疏水性增加和远端效应是导致其催化活性提高的主要原因。[结论]本研究通过易错PCR和DNA shuffling相结合的定向进化策略有效提高了呕吐毒素解毒酶DepA的催化活性，为其工业化应用提供试验依据。

关键词：呕吐毒素解毒酶定向进化催化活性分子动力学模拟

V-MoO_(x)对FeTiO_(x)/TiO_(2)催化剂上NH_(3)-SCR反应活性的影响

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化学研究与应用 2024年第4期36卷 868-875页

作者：刘淑珍边春艺于浩訾学红宋丽云北京工业大学材料科学与工程学院北京100124 北京工业大学环境科学与工程学院北京100124

氮氧化物(NO_(x))是当前重要的大气污染物之一,其主要治理技术有选择性催化还原(SCR)、吸附法等,其中前者应用最为广泛。随着中低温SCR脱硝技术在钢铁、水泥、垃圾焚烧等行业的应用,NO_(x)排放得到有效控制。催化剂是SCR技术的核心,以Fe... 详细信息

氮氧化物(NO_(x))是当前重要的大气污染物之一,其主要治理技术有选择性催化还原(SCR)、吸附法等,其中前者应用最为广泛。随着中低温SCR脱硝技术在钢铁、水泥、垃圾焚烧等行业的应用,NO_(x)排放得到有效控制。催化剂是SCR技术的核心,以FeTiO_(x)/TiO_(2)催化材料为主要研究对象,考察该催化剂及负载V_(2)O_(5)和MoO_(3)后的V-Mo/FeTiO_(x)/TiO_(2)催化剂的SCR性能,通过多项表征技术研究催化剂结构与性能的关系,为脱硝催化剂性能优化提供参考。结果表明:V-Mo/FeTiO_(x)/TiO_(2)催化剂因其较好的氧化还原性能、较多的弱酸性位点,在200-400℃范围内具有较高的催化活性;催化剂吸附NH_(3)前后的IR结果表明,负载钒钼后的催化剂L酸位点和B酸位点强度均高于负载前的催化剂,吸附NO_(2)前后的IR结果表明FeTiO_(x)/TiO_(2)催化剂表面的活性位点被大量硝酸盐物种覆盖。

关键词： NO_(x) SCR 催化活性酸性位点催化剂

酶法合成结构脂质中酯酶催化活性下降机理研究进展

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食品工业科技 2023年第3期44卷 489-498页

作者：彭斌李金林钟比真胡明明涂宗财江西师范大学生命科学学院国家淡水鱼加工技术研发专业中心江西南昌330022 南昌大学食品科学与技术国家重点实验室江西南昌330047

结构脂质是一类将具有特殊生理功能的脂肪酸结合到甘油三酯骨架上特定位置重新组合生成的新型脂质。酶法催化合成结构脂质具有反应条件温和,能耗低,分离纯化工艺简单,以及可以合成特定酰基位置上的功能性脂肪酸而受到重视。工业上随着... 详细信息

结构脂质是一类将具有特殊生理功能的脂肪酸结合到甘油三酯骨架上特定位置重新组合生成的新型脂质。酶法催化合成结构脂质具有反应条件温和,能耗低,分离纯化工艺简单,以及可以合成特定酰基位置上的功能性脂肪酸而受到重视。工业上随着酯酶使用次数的增加,酯酶催化活力显著下降,导致目标结构脂质产量降低。本文综述了近年来国内外关于酯酶催化合成结构脂质酯酶结构改变、活性变化和催化活性下降机理,酶活性下降主要是因为分子间强相互作用或弱相互作用破坏酶催化活性中心,本研究可为解决酶法合成结构脂质面临的酯酶活力降低的技术瓶颈提供参考。

关键词：结构脂质酶法催化活性活性下降机理

臭常山内生真菌绿色合成纳米银的优化、表征及催化活性研究

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食品与发酵工业 2023年第23期49卷 149-155页

作者：苟琴张振贵州大学酿酒与食品工程学院贵州贵阳550000 贵州省分析测试研究院贵州贵阳550000

为探究臭常山内生真菌Diaporthe orixae sp.nov.用于生物合成纳米银及其催化活性的研究,利用臭常山内生真菌D.orixae菌丝裂解液合成纳米银,对其合成条件进行优化调控,将合成的纳米银进行表征,并进一步考察了合成的纳米银的催化活性。反... 详细信息

为探究臭常山内生真菌Diaporthe orixae sp.nov.用于生物合成纳米银及其催化活性的研究,利用臭常山内生真菌D.orixae菌丝裂解液合成纳米银,对其合成条件进行优化调控,将合成的纳米银进行表征,并进一步考察了合成的纳米银的催化活性。反应时间12 h、菌株生物量5 g、AgNO_(3)浓度2.0 mmol/L、pH 8、温度55℃为菌株D.orixae菌丝裂解液合成纳米银的最优条件;扫描电镜显示合成的纳米银为球状,分散性较好;X射线衍射图谱显示,合成的纳米银晶体结构为面心立方结构;通过傅里叶变换红外光谱FT-IR分析可得菌株D.orixae自身携带的羟基、羰基、酰胺键等官能团可能有助于纳米银的形成和稳定。此外,该实验合成的纳米银对4-硝基苯酚、甲基橙和亚甲基蓝都有较好的催化活性。臭常山内生真菌D.orixae菌丝裂解液可用于绿色合成纳米银,合成的纳米银在绿色催化降解4-硝基苯酚和有机染料领域具有潜在的研究价值。

关键词：纳米银生物合成臭常山 Diaporthe orixae sp.nov. 催化活性

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氧化钼纳米杂化物的可控构筑及催化性能研究

稀有金属 2024年第4期48卷 498-507页

作者：张丽珊张永伟后玉芝张阳亮云斯宁西安建筑科技大学材料科学与工程学院功能材料研究所陕西西安710055

开发具有高催化活性的对电极(CE)材料对提升染料敏化太阳能电池(DSSC)的光电转换效率(PCE)具有重要意义。在这项研究中,采用两步水热法,以MoCl_(5)为前驱体,去离子水为氧源,通过添加不同含量的Ni(NO_(3))2·6H_(2)O来可控制备3种不同形... 详细信息

开发具有高催化活性的对电极(CE)材料对提升染料敏化太阳能电池(DSSC)的光电转换效率(PCE)具有重要意义。在这项研究中,采用两步水热法,以MoCl_(5)为前驱体,去离子水为氧源,通过添加不同含量的Ni(NO_(3))2·6H_(2)O来可控制备3种不同形貌的氧化钼纳米催化剂(MoO_(2),MoO_(3)和MoO_(2)@MoO_(3))。采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和场发射扫描电镜(FESEM)对3种氧化钼纳米催化剂进行结构和形貌表征。由XRD结果可知:MoO_(2)和MoO_(3)分别为单斜相和正交晶相。由XPS结果可知:MoO_(2),MoO_(3)和MoO_(2)@MoO_(3)催化剂中都仅存在元素Mo和O的特征峰,无其余杂质存在。由FESEM结果可知:3种纳米催化剂的分别为球状MoO_(2),带状MoO_(3)以及带状上负载球状的MoO_(2)@MoO_(3)。由电化学和光伏性能测试结果可知:MoO_(2),MoO_(3)和MoO_(2)@MoO_(3)催化剂在I3-/I-电解液体系中的传荷电阻分别为85.09,16.33和3.66Ω·cm^(2)。使用MoO_(2),MoO_(3)和MoO_(2)@MoO_(3)对电极催化剂材料组装的DSSC,获得的PCE分别为7.13%,6.70%和7.28%,高于Pt电极的PCE(6.46%)。100次连续循环伏安测试结果表明:3种对电极材料具有较好的电化学稳定性可作为潜在催化剂材料使用。

关键词：氧化钼对电极(CE) 染料敏化太阳能电池(DSSC) 催化活性纳米杂化物

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霍山石斛黄烷酮合酶Ⅱ的克隆及功能分析

中国中药杂志 2024年第1期49卷 70-79页

作者：陆海波黄晓郑志玉陈创博沈晓晓高新怡张艳梅彭华胜韩邦兴易善勇皖西学院生物与制药工程学院、大别山中医药研究院安徽省中药生态农业工程研究中心安徽六安237012 中国中医科学院中药资源中心道地药材品质保障与资源持续利用全国重点实验室北京100700

黄酮碳苷是一类广泛参与植物防御反应且有着广泛药理活性的天然产物,同时也是霍山石斛中一类重要活性成分。黄烷酮合酶Ⅱ已被证实是植物黄酮碳苷合成途径的关键酶,其催化产物2-羟基黄烷酮是多数已报道黄酮碳苷合成的前体化合物。该研究... 详细信息

黄酮碳苷是一类广泛参与植物防御反应且有着广泛药理活性的天然产物,同时也是霍山石斛中一类重要活性成分。黄烷酮合酶Ⅱ已被证实是植物黄酮碳苷合成途径的关键酶,其催化产物2-羟基黄烷酮是多数已报道黄酮碳苷合成的前体化合物。该研究基于已报道的黄烷酮合酶Ⅱ氨基酸序列,从构建的霍山石斛基因组本地化数据库中筛选并验证出一个黄烷酮合酶Ⅱ(DhuFNSⅡ)基因,验证其功能发现该酶可体外催化柚皮素和乔松素分别生成芹菜素和白杨素。DhuFNSⅡ的开放阅读框(ORF)为1 644 bp,编码547个氨基酸,亚细胞定位显示该蛋白定位在内质网上。RT-qPCR结果表明DhuFNSⅡ在茎中的表达量最高,其次是叶、根。霍山石斛经4种生长过程中常遇的非生物胁迫处理后,各组织中DhuFNSⅡ等目标基因的表达量均发生显著上调,但在各处理组中的上调程度却各不相同,其中干旱和冷胁迫对基因表达量影响更为显著。通过对DhuFNSⅡ的鉴定与功能分析,将有助于解析霍山石斛品质代谢物黄酮碳苷形成的分子机制,并为其品质形成及科学栽培提供参考。

关键词：霍山石斛黄烷酮合酶Ⅱ 黄酮碳苷催化活性非生物胁迫