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分子模拟技术在食品领域中的应用研究进展

食品与机械 2024年第5期40卷 1-10,95页

作者：毕新健文诗雨屈婷敏吴昊谢雨菲文李长沙理工大学食品与生物工程学院湖南长沙410014

从食品领域的上游实验室研发到下游工厂生产过程中,有许多问题无法用传统试验方法从宏观上得到解决。分子模拟技术不仅简洁高效、成本低廉,还可以通过对分子行为的分析快速预测或解释试验结果,是连接微观与宏观的重要工具。文章阐述了... 详细信息

从食品领域的上游实验室研发到下游工厂生产过程中,有许多问题无法用传统试验方法从宏观上得到解决。分子模拟技术不仅简洁高效、成本低廉,还可以通过对分子行为的分析快速预测或解释试验结果,是连接微观与宏观的重要工具。文章阐述了食品领域分子模拟技术的基本原理,梳理了食品领域分子模拟技术常用的数据库和软件及其特点,综述了近几年分子模拟技术在食品安全、食品加工和贮藏、食品功能因子筛选及其机制研究领域中的应用研究进展。

关键词：分子模拟技术分子对接模拟分子动力学模拟食品安全食品加工与贮藏食品功能因子

分子模拟技术在食品组分互作体系及安全领域的应用研究进展

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轻工学报 2023年第2期38卷 1-13页

作者：傅亮吕金羚张锦庄国栋朱勇陈永生暨南大学理工学院广东广州510632 贵州大学酿酒与食品工程学院贵州贵阳550025 广东药科大学中药学院广东广州511400

在食品加工和储存过程中,组分分子之间会发生复杂的相互作用,传统的实验方法难以从分子层面对影响食品营养价值和安全性的互作机制进行清晰直观的阐释。分子模拟技术基于分子模型研究分子行为以预测或解释宏观实验现象,具有客观、高效... 详细信息

在食品加工和储存过程中,组分分子之间会发生复杂的相互作用,传统的实验方法难以从分子层面对影响食品营养价值和安全性的互作机制进行清晰直观的阐释。分子模拟技术基于分子模型研究分子行为以预测或解释宏观实验现象,具有客观、高效、成本低廉等优点,是连接微观与宏观尺度的重要桥梁。对该技术在食品组分互作体系、食品安全领域中的应用研究进展进行了综述,认为:分子模拟技术能够从原子/分子层面揭示食品营养物质分子间的互作机制、食品污染物的毒理机制及抑菌机理,表征分子构象的动态变化、电子转移、共价键断裂和重建等可视化数据,为改善食品的加工工艺和储存条件、提高食品的安全性等生产实践提供指导性建议。然而,近年来该技术在应用过程中存在大多数互作体系的研究相对独立、高反应性的分子在模拟过程中被认为是纯分离物或惰性物质等问题,今后应深入研究并逐步完善环境诱导下食品组分分子的构象变化、功能特性与食品品质三者之间的联系,以期为分子模拟技术在食品不同领域的实际应用提供参考。

关键词：分子模拟技术食品组分互作机制食品安全

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分子模拟技术在石油相关领域的应用

化学进展 2004年第2期16卷 291-298页

作者：曹斌高金森徐春明石油大学重质油加工国家重点实验室北京102249

分子模拟技术是近些年发展起来的一门新兴计算化学技术。它在辅助物质设计及分子结构理解方面所取得的一系列显著成绩使得它开始在与石油相关的油田化学、催化剂研制、高分子设计、化学工程以及重质油特征研究等方面有越来越广泛的应用。

关键词：分子模拟技术石油油田化学催化剂高分子设计化学工程重质油特征计算化学技术

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沥青混合料分子模拟技术综述

交通运输工程学报 2020年第2期20卷 1-14页

作者：汪海年丁鹤洋冯珀楠邵林龙屈鑫尤占平长安大学公路学院陕西西安710064 密歇根理工大学土木与环境工程系密歇根霍顿MI49931

分析了沥青混合料分子模拟技术的基本原理、主要实现手段和模拟流程,研究了沥青分子模型构建的2类主要方法,总结了不同时期的沥青质结构模型与不同应用场合中的集料模型,探讨了沥青扩散现象、外加剂对沥青性能的影响机理、沥青与再生剂... 详细信息

分析了沥青混合料分子模拟技术的基本原理、主要实现手段和模拟流程,研究了沥青分子模型构建的2类主要方法,总结了不同时期的沥青质结构模型与不同应用场合中的集料模型,探讨了沥青扩散现象、外加剂对沥青性能的影响机理、沥青与再生剂的融合、沥青-集料的界面作用模拟影响因素以及水、沥青老化等因素对沥青-集料黏附性的影响等问题,展望了沥青路面材料分子模拟技术的未来研究方向。研究结果表明:分子模拟技术可以从微观角度探究道路工程材料的性能变化与内在机理,为材料的精确设计和定量分析奠定基础,分子组装法是目前沥青分子模型构建的重要思路,能够有效表征沥青材料的物化和力学特性,集料模型的构建思路主要是根据集料的化学成分来选择构建相关晶胞,进而代表集料的宏观特性,分子模拟技术动态展现了沥青的扩散过程,体现了内部各组分的扩散速率,利用分子模拟技术可以分析沥青自愈行为的过程,并提出不同指标来表征了各个阶段的愈合速率,借助分子模拟技术,可以从微观角度解释和分析沥青内部组分和外加剂对沥青性能影响,在沥青-再生剂融合研究中,分子模拟技术可表征再生剂扩散深度、掺入时机与再生机理等问题,在沥青-集料界面作用研究中,分子模拟技术可表征材料的化学组成、加载模式、模型参数与界面接触等因素的影响,水、温度与沥青的老化等因素将会对沥青-集料界面作用产生重要影响,通过构建含水模型可将微观模拟与宏观试验联系起来。

关键词：道路材料沥青混合料分子模拟技术分子动力学综述

分子模拟技术与光谱法结合研究抑菌剂磺胺二甲嘧啶与人血清白蛋白之间的相互作用

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中国实验方剂学杂志 2014年第15期20卷 104-107页

作者：张晟瑞王芹季晓辉陕西理工学院陕西汉中723000

目的:研究了磺胺二甲嘧啶(SMZ)与人血清白蛋白(HSA)之间的相互作用。方法:在模拟生理条件下,采用分子模拟技术、荧光猝灭光谱、三维荧光光谱及紫外-可见吸收光谱法研究SMZ与HSA之间的猝灭类型,计算二者之间的结合常数、结合位点数等。结... 详细信息

目的:研究了磺胺二甲嘧啶(SMZ)与人血清白蛋白(HSA)之间的相互作用。方法:在模拟生理条件下,采用分子模拟技术、荧光猝灭光谱、三维荧光光谱及紫外-可见吸收光谱法研究SMZ与HSA之间的猝灭类型,计算二者之间的结合常数、结合位点数等。结果:分子模拟技术试验结果说明SMZ与HSA之间的相互作用主要是氢键和疏水作用;荧光猝灭试验结果表明SMZ可以使HSA发生荧光猝灭。在293,298,303,308 K的温度下,根据Scatchard方程计算结果可知SMZ与HSA间的结合常数分别为3.42×104,3.13×104,2.63×104,2.13×104mol·L-1,这说明SMZ和HSA之间的猝灭机制为静态猝灭,它们之间相应的结合位点数分别为0.99,0.96,0.98,1.09;在SMZ与HSA相互作用的体系中,它们之间的热力学常数:焓变和熵变的值分别为-18.76,22.80 kJ·mol-1,这说明结合过程可能同时存在静电作用和疏水作用;此外,通过三维荧光光谱和紫外-可见吸收光谱得到的数据可知:SMZ的加入会引起HSA二级结构的变化。结论:分子模拟技术与光谱法结合适合于研究SMZ与HSA之间的相互作用,具有简单快速,灵敏度高等优点。

关键词：磺胺二甲嘧啶人血清白蛋白分子模拟技术光谱法相互作用

分子模拟技术筛选抗HIV-1逆转录酶活性化合物

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分子模拟技术筛选抗HIV-1逆转录酶活性化合物

作者：冀树伸广州中医药大学

学位级别：硕士

目的：1.通过网络数据库技术构建非核苷类HIV-1逆转录酶抑制剂(NNRTIS)数据库,作为虚拟筛选参考分子库,其中包括香豆素类天然产物。2.通过分子对接技术对SPECS数据库(含16062个天然产物)、SYSU数据库、中药化学成分数据库(TCM Bank)与NN... 详细信息

目的：1.通过网络数据库技术构建非核苷类HIV-1逆转录酶抑制剂(NNRTIS)数据库,作为虚拟筛选参考分子库,其中包括香豆素类天然产物。2.通过分子对接技术对SPECS数据库(含16062个天然产物)、SYSU数据库、中药化学成分数据库(TCM Bank)与NNRTIS数据库共240950个化合物分子进行虚拟筛选。3.通过体外抗HIV-1活性检测方法检测25个候选化合物分子的生物活性,验证虚拟筛选方法的预测能力。方法：本文主要通过以下方法筛选研究非核苷类抗HIV-1逆转录酶活性化合物：1.基于数据库资源与数据挖掘,利用网络数据库技术建立非核苷类HIV-1逆转录酶抑制剂(NNRTIS)数据库,用于存储、查询化合物和靶标结构信息,作为虚拟筛选的参考分子库。数据库的构建主要应用目前比较流行的LAMP网站架构,包括Linux操作系统,Apache HTTP服务器,MySQL数据库和PHP脚本语言。2.利用SPECS数据库(含16062个天然产物)、SYSU数据库、中药化学成分数据库(TCM Bank)与NNRTIS数据库构建虚拟分子库,作为虚拟筛选的候选分子库。3.利用RCSB PDB (Protein Data Bank)蛋白数据库资源,使用MOE、SYBYL、 Schrodinger、Discovery Studio四大药物设计软件的分子对接模块进行HIV-1逆转录酶晶体结构的自身对接,根据对接构象、晶体结构分辨率、配体结构特点,为虚拟筛选选择合适的蛋白晶体结构。4.基于分子对接技术与DUD(A Directory of Useful Decoys)数据库资源,使用四大药物设计软件的分子对接模块将43个非核苷类抗HIV-1逆转录酶配体与430个结构相似的非活性化合物分别对接到HIV-1逆转录酶晶体结构的结合口袋,根据对接打分建立ROC曲线模型,选用合适的分子对接模块作为虚拟筛选的方法。5.使用MOE软件对候选分子库分子进行能量优化得到分子低能构象,使用WEGA分子三维相似性程序将分子低能构象与晶体结构配体进行三维相似性叠合得到分子叠合构象,使用Discovery Studio软件对每个分子的低能构象和叠合构象分别进行构象搜索,将搜索到的构象作为虚拟筛选的分子构象。6.利用合适的分子对接模块将候选分子的分子构象对接到HIV-1逆转录酶晶体结构的结合口袋,统计分析对接结果,选择打分较高和结合模式较优的化合物作为生物活性测试的候选分子。7.采用国际通用实验方法对候选分子进行体外抗HIV-1活性检测,得到每个化合物抑制HIV-IIIB病毒感染的C8166淋巴细胞合胞体形成50%时的浓度(EC50),对50%正常T淋巴细胞系C8166产生毒性时的浓度(CC50),治疗指数TI(EC50/CC50)。结果：1.采用网络数据库技术,利用LAMP网站架构成功构建了非核苷类HIV-1逆转录抑制剂(NNRTIS)数据库,数据库存储1340个化合物和205个靶标结构信息,同时实现了化合物名称、化合物SMILE格式描述符、靶标名称和靶标PDB ID四种检索方式。2.构建的候选分子库共有240950个小分子化合物,其中包括SPECS数据库小分子化合物201762个,SYSU数据库化合物7097个,TCM Bank数据库小分子30751个,NNRTIS数据库小分子1340个。3.通过对HIV-1逆转录酶晶体结构的分析和自身对接,选择参与虚拟筛选的蛋白晶体结构PDB ID为2ZD1。4.将DUD数据库的473个小分子进行分子对接,并建立了ROC曲线模型,根据AUC面积大小选择Schrodinger药物设计软件Glide SP对接模块作为虚拟筛选方法。5.使用MOE软件为每个小分子生成低能构象,应用WEGA软件包为每个小分子生成叠合构象,使用Discovery Studio软件为每个低能构象和叠合构象分别生成10个构象,最后每个分子得到20个构象。6.通过Glide SP对接模块成功将240950个化合物的分子构象对接到HIV-1逆转录酶晶体结构2ZD1的结合口袋,分析虚拟筛选结果,最后选择25个具有化学结构代表性的化合物进行体外抗HIV-1生物活性测试。7.虚拟筛选结果显示240950个化合物分子中,抑制剂与未知活性分子打分分布曲线明显分离,打分均值分别为-9和-7,而对接打分大于11.0的165个化合物分子中,抑制剂与未知活性分子打分分布曲线明显接近,打分均值为-11.32和-11.38,这些结果说明该虚拟筛选方法具有一定的预测能力,打分较高的分子具有抗HIV活性的可能性较大。8.虚拟筛选结果显示对接打分大于11.0的165个化合物分子中,抑制剂分子占到27.20%,抑制剂利匹韦林的打分总排名第2位,中药成分占到6.0%,来自TCM Bank数据库的中草药

关键词： HIV-1逆转录酶分子模拟技术网络数据库技术分子对接非核苷类逆转录酶抑制剂

氢化丁腈橡胶的研究进展及分子模拟技术的应用

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橡胶工业 2019年第4期66卷 314-318页

作者：张振山吴剑铭王小蕾王春芙青岛科技大学高分子科学与工程学院山东青岛266042

概述氢化丁腈橡胶(HNBR)的国内外研究状况以及制备方法,介绍应用分子模拟技术对HNBR分子结构和性能进行模拟和预测的方法。HNBR的规模生产主要采用溶液加氢法;采用分子模拟技术对HNBR分子结构与性能进行模拟和计算并与试验数据对比,可... 详细信息

概述氢化丁腈橡胶(HNBR)的国内外研究状况以及制备方法,介绍应用分子模拟技术对HNBR分子结构和性能进行模拟和预测的方法。HNBR的规模生产主要采用溶液加氢法;采用分子模拟技术对HNBR分子结构与性能进行模拟和计算并与试验数据对比,可有效预估HNBR分子结构参数对性能的影响,从而为制备高性能的HNBR提供理论依据,实现HNBR结构与性能的可控制备。

关键词：氢化丁腈橡胶研究进展分子模拟技术溶液加氢法结构参数

基于分子模拟技术的变压器油纸绝缘老化研究综述

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绝缘材料 2018年第5期51卷 7-17页

作者：王伟董文妍蒋达宁中正华北电力大学高电压与电磁兼容北京市重点实验室北京102206

量子力学、分子动力学和介观动力学等分子模拟技术在油纸绝缘领域的应用日益广泛,可以从微观上揭示油纸绝缘的老化机理。本文介绍了分子模拟技术的基本原理及应用特点,对其在变压器油纸绝缘老化领域的研究现状进行了综述。同时还介绍了... 详细信息

量子力学、分子动力学和介观动力学等分子模拟技术在油纸绝缘领域的应用日益广泛,可以从微观上揭示油纸绝缘的老化机理。本文介绍了分子模拟技术的基本原理及应用特点,对其在变压器油纸绝缘老化领域的研究现状进行了综述。同时还介绍了油纸绝缘热老化、电老化及环境老化的分子模拟技术研究现状。最后指出了分子模拟技术在油纸绝缘老化领域发展过程中的不足并对其解决方法进行了展望。

关键词：电力变压器油纸绝缘老化分子模拟技术综述

分子模拟技术在纤维素化学领域中的应用现状分析

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造纸科学与技术 2019年第2期38卷 51-56页

作者：陈佳静关清卿何亮庙荣荣宁平昆明理工大学环境工程学院云南昆明650500 昆明理工大学化学工程学院云南昆明650500

主要针对分子模拟技术在纤维素化学领域中的应用现状进行了分析。具体对近30年来内外学者发表的与分子模拟技术和纤维素化学有关的研究论文进行了统计和对比分析。此外,还对分子模拟技术在本领域中的主要应用方向进行了具体分析。通过... 详细信息

主要针对分子模拟技术在纤维素化学领域中的应用现状进行了分析。具体对近30年来内外学者发表的与分子模拟技术和纤维素化学有关的研究论文进行了统计和对比分析。此外,还对分子模拟技术在本领域中的主要应用方向进行了具体分析。通过上述分析,有关科研人员在应用分子模拟技术分析纤维素化学性质等相关研究时提供些许参考。

关键词：分子模拟技术纤维素应用现状统计分析