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功能性胆汁酸生物合成及应用研究进展

食品科学 2025年第1期46卷 255-265页

作者：郑苗常超苏琪蔡成岗逯与运赵敏洁蔡海莺浙江科技学院生物与化学工程学院浙江杭州310023 新加坡国立大学食品科学与工程系新加坡117542 浙江大学生物系统工程与食品科学学院浙江杭州310058 美欣达集团有限公司浙江湖州313002

胆汁酸(bile acid,BA)作为胆汁重要的两性固醇类物质,可通过与受体、肠道菌群的相互作用调节糖脂代谢及稳态、肠道微生态、肠道屏障、炎症、免疫系统和神经系统等生理功能,影响机体代谢和营养健康。本文综述主要新型功能性BA的合成通路... 详细信息

胆汁酸(bile acid,BA)作为胆汁重要的两性固醇类物质,可通过与受体、肠道菌群的相互作用调节糖脂代谢及稳态、肠道微生态、肠道屏障、炎症、免疫系统和神经系统等生理功能,影响机体代谢和营养健康。本文综述主要新型功能性BA的合成通路,系统总结主要功能性BA的功能活性、化学合成和生物转化研究进展。此外,归纳新型BA(异脱氧胆酸、异石胆酸、异别脱氧胆酸、异别石胆酸)功能性研究,以及新型BA生物转化酶的微生物来源、催化性质及其应用于BA合成的潜力。展望功能性BA在食品和医药等领域的应用潜力,为新型功能性BA的合成转化及综合应用提供一定参考。

关键词：胆汁酸功能性生物转化羟基类固醇脱氢酶应用

月桂酸单甘酯对育成期湖羊生产性能、屠宰性能和胆汁酸代谢的影响

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饲料工业 2025年

作者：刘海燕魏吉安颜恒赵敏洁冯凤琴蔡海莺美欣达集团有限公司浙江科技大学生物与化学工程学院浙江大学生物系统工程与食品科学学院

为揭示功能性天然饲料添加剂月桂酸单甘酯（glycerol monolaurate，GML）在湖羊生长发育中发挥的重要调节作用和机制，开展了日粮中适量GML对育成期湖羊的饲喂试验。选取体重[(20±2）kg]均匀的湖羊30只，随机分为对照组、GML2.5组、GML... 详细信息

为揭示功能性天然饲料添加剂月桂酸单甘酯（glycerol monolaurate，GML）在湖羊生长发育中发挥的重要调节作用和机制，开展了日粮中适量GML对育成期湖羊的饲喂试验。选取体重[(20±2）kg]均匀的湖羊30只，随机分为对照组、GML2.5组、GML3.5组，分别在日粮中添加0、2.5、3.5 g/kg GML，试验期132 d。结果表明：与对照组相比，GML2.5组和GML3.5组湖羊育成期增重增加（P>0.05），料重比降低（P>0.05）；各组间内脏重无显著差异（P>0.05），GML组胴体增重增加（P>0.05）；GML组湖羊肩肌、背长肌和臀肌亮度显著高于对照组（P<0.05）；GML组血糖和血脂代谢有所改善，血清无机盐离子、胆红素、氮代谢产物浓度和代谢酶活性均有一定变化，GML组血清总蛋白和血球蛋白浓度显著低于对照组（P<0.05）；GML组湖羊肝脏主要胆汁酸甘氨胆酸和牛磺胆酸浓度显著低于对照组（P<0.05），GML2.5组甘氨胆酸显著低于对照组（P<0.05），GML2.5组和GML3.5组牛磺胆酸显著低于对照组（P<0.05）。综上所述，GML可诱导湖羊肝脏胆汁酸浓度变化，改善饲料利用率、生产性能，调节各种生理代谢和生化指标等。

关键词：月桂酸单甘酯湖羊生产性能屠宰性能胆汁酸

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酪蛋白源肽TPTLN助睡眠作用及其机制

食品科学 2025年第3期46卷 119-127页

作者：邓世洁刘玲黄菊冯凤琴赵敏洁杜鹃浙江海洋大学食品与药学学院浙江舟山316000 浙江大学生物系统工程与食品科学学院浙江杭州310000 杭州康源食品科技有限公司浙江杭州310003

目的:明确酪蛋白源肽TPTLN的助睡眠作用并探究其可能的作用机制。方法:将30只小鼠平均分成3组,实验组灌胃酪蛋白源肽TPTLN(剂量为5 mg/kg mb),阳性组腹腔注射地西泮(剂量为1 mg/kg mb),对照组灌胃灭菌水(剂量为5 mg/kg mb),所有实验小... 详细信息

目的:明确酪蛋白源肽TPTLN的助睡眠作用并探究其可能的作用机制。方法:将30只小鼠平均分成3组,实验组灌胃酪蛋白源肽TPTLN(剂量为5 mg/kg mb),阳性组腹腔注射地西泮(剂量为1 mg/kg mb),对照组灌胃灭菌水(剂量为5 mg/kg mb),所有实验小鼠每日称质量,连续给药7 d后进行戊巴比妥钠诱导睡眠行为学实验,评估睡眠质量,再继续给药4 d后进行解剖取样;通过酶联免疫吸附试验测定小鼠血清和脑组织中5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)、γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)、5-羟基吲哚乙酸(5-hydroxyindoleacetic acid,5-HIAA)、谷氨酸(glutamate,Glu)、β-内啡肽(β-endorphin,β-EP)、皮质醇、去甲肾上腺素(noradrenaline,NE)的质量浓度以及对GABA/Glu值进行评估;实时荧光定量聚合酶链式反应分析TPTLN对下丘脑中γ-氨基丁酸A型受体α1亚单位(γ-aminobutyric acid A receptorα1,GABAA-α1)和5-羟色胺受体1A(5-hydroxytryptamine receptor 1A,5-HT1A)mRNA相对表达水平的影响。结果:相比于对照组,TPTLN在戊巴比妥钠的协同下可以提高小鼠的入睡率至100%,睡眠潜伏期显著缩短31.7%(P<0.05),睡眠时长延长1.1倍(P<0.05);血清和脑组织中GABA/Glu的比值分别提高了68.8%和19.3%,明显改善了GABA/Glu抑制/兴奋代谢失衡(P<0.001,P<0.0001),血清中GABA的质量浓度高度显著提高了49.4%(P<0.001),脑组织中5-HT的水平上升了7.6%,脑组织中皮质醇、NE的含量分别显著降低了24.3%和23.4%(P<0.05);显著上调了GABAA-α1和5-HT1A基因表达水平(P<0.01、P<0.05),分别是对照组的1.5倍和1.3倍。结论:酪蛋白源肽TPTLN具有良好的助睡眠作用,其机制可能与调控GABAA-α1、5-HT1A的水平及脑内神经递质GABA、Glu、5-HT、皮质醇、NE的含量有关。

关键词：酪蛋白肽助睡眠神经递质作用机制

menD表达强度对枯草芽孢杆菌中维生素K2产量的影响

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食品与发酵工业 2025年第1期51卷 32-40页

作者：黄俊宝黄茜琳陈宇高旭丽罗雅妮陶伟郭明雨刘永圆吴晶刘艳安徽工程大学生物与食品工程学院安徽芜湖241000

维生素K2(Vitamin K2,MK)是一种重要的天然化合物,在治疗多种疾病方面都有着重要的作用。为探究枯草芽孢杆菌甲萘醌途径中关键基因menD表达量的不同对于细菌生长、生物膜形态与MK合成的影响,以枯草芽孢杆菌168(Bacillus subtilis 168,BS... 详细信息

维生素K2(Vitamin K2,MK)是一种重要的天然化合物,在治疗多种疾病方面都有着重要的作用。为探究枯草芽孢杆菌甲萘醌途径中关键基因menD表达量的不同对于细菌生长、生物膜形态与MK合成的影响,以枯草芽孢杆菌168(Bacillus subtilis 168,BS168)为出发菌株,构建BS168-ΔmenD、BS168-P_(43)-menD、BS168-P_(xylA)-menD突变菌株,使用HPLC检测菌株中MK的含量,使用western-blot检测蛋白质的表达强度,以确定menD在枯草芽孢杆菌中对于MK合成的作用。研究发现,BS168-ΔmenD菌株生长缓慢,无法很好的产生生物膜,在培养基中需要添加甲萘醌标准品细胞才能生长;BS168-P_(43)-menD、BS168-P_(xylA)-menD突变菌株的生物膜和MK的含量与原始菌株都有较为显著的差异。静态发酵时,孔板中重组菌株BS168-P_(43)-menD、BS168-P_(xylA)-menD生物膜的形成量和褶皱程度相较于原始菌株得到较大的提升,BS168-P_(43)-menD、BS168-P_(xylA)-menD重组菌株的生物膜形成量分别为原始菌株的1.36倍与1.59倍,同时,BS168-P_(43)-menD、BS168-P_(xylA)-menD MK产量分别为原始菌株的1.64倍和1.87倍,BS168-P_(xylA)-menD的最大产量达39.27 mg/L。结果表明,作为枯草芽孢杆菌中MK合成途径的关键酶,menD的表达量是影响枯草芽孢杆菌中生物膜与MK形成的重要因素。

关键词：枯草芽孢杆菌维生素K2 启动子表达强度菌株选育

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赛培研有机融合培养工业微生物育种新质人才

微生物学通报 2025年

作者：杨套伟潘学玮邵明龙徐美娟张显张玲段作营陈献忠饶志明江南大学生物工程学院

面向新一轮科技革命和产业变革，针对新工科背景下学生解决工业微生物育种复杂问题能力要求不断提升的要求，以“厚植家国情怀，强化交叉融合，注重创新实践能力培养”的理念为引领，以学科竞赛为载体，构建并实践了“价值塑造、创新教... 详细信息

面向新一轮科技革命和产业变革，针对新工科背景下学生解决工业微生物育种复杂问题能力要求不断提升的要求，以“厚植家国情怀，强化交叉融合，注重创新实践能力培养”的理念为引领，以学科竞赛为载体，构建并实践了“价值塑造、创新教育和实践提升”三位一体的工业微生物育种新质人才培养路径。厚植家国情怀，强化专业教师思政教育能力，提升大学生思政素养教育质量；激发创新精神，构建“金字塔”式学科竞赛训练模式，因材施教培养学生创新能力；强化实践能力，优化院校企三级实践训练平台，梯度递升学生的工程实践能力。基于赛培研有机融合，在生物工程类本科专业工业微生物育种新质人才方面取得了一定的成效，以期对其他领域的新质人才提供了一些借鉴和参考。

关键词：家国情怀创新精神实践能力新质人才

人源Alg1蛋白的原核表达及其跨膜结构域性质分析

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生物工程学报 2025年

作者：魏东芝陈征辉王春迪高晓冬王宁江南大学生物工程学院

作为最普遍的蛋白质糖基化修饰方式，N-糖基化起始于内质网中多萜醇寡糖（dolichol-linked oligosaccharide， DLO）前体的合成。甘露糖基转移酶Alg1催化添加DLO结构中的第1个甘露糖，是该生化途径中的关键酶。人体中ALG1基因的缺陷会... 详细信息

作为最普遍的蛋白质糖基化修饰方式，N-糖基化起始于内质网中多萜醇寡糖（dolichol-linked oligosaccharide， DLO）前体的合成。甘露糖基转移酶Alg1催化添加DLO结构中的第1个甘露糖，是该生化途径中的关键酶。人体中ALG1基因的缺陷会导致先天性糖基化疾病（congenital disorders of glycosylation， CDG）。为了建立人源Alg1 （Homo sapiens Alg1， HsAlg1）的体外表达和活性检测体系，本研究构建了全长的pET28a-His6-HsAlg1和截除跨膜结构域（transmembrane domain， TMD）的pET28a-His6-HsAlg123-464两种质粒并在大肠杆菌中表达，以多萜醇磷酸壳二糖（dolichyl-pyrophosphate GlcNAc2， DPGn2）为反应底物，采用液质联用的方法检测HsAlg1和HsAlg123-464重组蛋白的活性。实验结果显示，HsAlg1具有转糖基活性，蛋白纯化后活性降低，重新加入膜组分后得到部分回补，而HsAlg123-464不能催化转糖基反应。上述结果表明HsAlg1蛋白的N端TMD在催化反应中起到了重要的作用。本研究为后续表达并检测ALG1-CDG相关突变蛋白的活性奠定了基础。

关键词： N-糖基化甘露糖基转移酶Alg1 膜蛋白多萜醇寡糖

大肠杆菌利用不同碳源生产N-乙酰神经氨酸的研究

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食品与发酵工业 2025年第1期51卷 18-25页

作者：伊进行宗媛孙超张晓雨耿自豪孙文超张春月刘政凯熊雯雯唐宇琳马倩天津科技大学生物工程学院天津300457

N-乙酰神经氨酸是最常见的一种唾液酸,通常位于细胞膜表面糖蛋白和糖脂的末端,具有多种生物学功能。由于其独特的生理和生化性质,N-乙酰神经氨酸在制药、化妆品和食品行业的应用越来越广泛,需求量不断增加。N-乙酰神经氨酸在大肠杆菌中... 详细信息

N-乙酰神经氨酸是最常见的一种唾液酸,通常位于细胞膜表面糖蛋白和糖脂的末端,具有多种生物学功能。由于其独特的生理和生化性质,N-乙酰神经氨酸在制药、化妆品和食品行业的应用越来越广泛,需求量不断增加。N-乙酰神经氨酸在大肠杆菌中的异源生物合成需要与中心碳代谢过程竞争前体物,因此,碳源利用效率,以及碳代谢流在细胞生长与N-乙酰神经氨酸合成中的分配,直接影响N-乙酰神经氨酸的合成效率。该研究从碳源利用调控角度,比较了葡萄糖、甘油,以及两者混合利用对N-乙酰神经氨酸合成的影响。在单一葡萄糖碳源条件下,菌株NEU5AC-2中pfkA的敲除减弱了中心碳代谢的强度,减少了副产物乙酸的积累,协调了前体物N-乙酰甘露糖胺与磷酸烯醇式丙酮酸的供应,5 L发酵罐分批补料发酵38 h产生23.8 g/L N-乙酰神经氨酸,获得了较高的发酵生产水平,具有较强的工业应用潜力。该研究可以为其他以糖酵解途径的中间代谢物为前体物的异源产物合成提供借鉴。

关键词：大肠杆菌 N-乙酰神经氨酸混合碳源代谢工程

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阿卡维基转移酶的异源表达及转糖基作用

食品科学 2025年第2期46卷 81-88页

作者：薛正莲王雨晴李闯李丹丹朱司宝李翔飞安徽工程大学生物与食品工程学院安徽芜湖241000

为深入研究阿卡波糖合成途径中关键酶——阿卡维基转移酶(acarviosyltransferase,ATase)的结构性质和催化功能,从犹他游动放线菌Actinoplanes ***50基因组中扩增其编码基因acbD,并实现在Escherichia coli中的异源表达。生物信息学分析表... 详细信息

为深入研究阿卡波糖合成途径中关键酶——阿卡维基转移酶(acarviosyltransferase,ATase)的结构性质和催化功能,从犹他游动放线菌Actinoplanes ***50基因组中扩增其编码基因acbD,并实现在Escherichia coli中的异源表达。生物信息学分析表明acbD表达产物ATase的保守结构域与糖苷水解酶家族13的环糊精糖基转移酶高度相似,且存在信号肽和跨膜区。十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳检测结果显示,在去除信号肽的编码序列后,acbD的可溶性表达水平提高了22.4倍。重组ATase的最适催化温度和最适反应pH值分别为30℃和7.0。底物谱分析表明重组ATase催化D-水杨苷的活力最高,为82.85 U/mL,其次是L-山梨糖(63.75 U/mL),也是首次发现L-山梨糖可作为ATase的优良糖基供体。以上结果为进一步明确ATase的催化机制奠定了基础。

关键词：阿卡维基转移酶阿卡波糖异源表达转糖基作用酶学性质

新型α-葡萄糖苷酶Aga432分子改造及酶学性质分析

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食品工业科技 2025年

作者：路涵方婷牛晓旭翁晓敏严芬福州大学生物科学与工程学院

本研究旨在从类芽孢杆菌（Paenibacillus sp.）中克隆新型α-葡萄糖苷酶Aga432基因并通过定点突变提高α-葡萄糖苷酶Aga432的活性。从Paenibacillus sp.全基因组中获得表达α-葡萄糖苷酶的基因片段，进行序列分析，通过同源建模与分子... 详细信息

本研究旨在从类芽孢杆菌（Paenibacillus sp.）中克隆新型α-葡萄糖苷酶Aga432基因并通过定点突变提高α-葡萄糖苷酶Aga432的活性。从Paenibacillus sp.全基因组中获得表达α-葡萄糖苷酶的基因片段，进行序列分析，通过同源建模与分子对接并构建基因工程菌获得8株正向突变菌株，对重组Aga432和相对活性最高的正向突变体AT-2进行酶学性质研究，并探究重组α-葡萄糖苷酶Aga432、AT-2对生物膜的分散作用，评价其对小鼠胚胎成纤维细胞的毒性。结果表明，Aga432比活力为45.05 U/mg，突变体AT-2比活力为84.09 U/mg。与Aga432相比，AT-2的最适反应温度、最适反应pH改变并不明显，热稳定性有较大的提高，并且在酸性条件下较为稳定。突变体AT-2的Km为Aga432的1.87倍，Vmax值为Aga432的3.19倍，Kcat值为Aga432的2.33倍，Kcat/Km值为Aga432的1.07倍。体外细胞实验表明，15.0～30.0 μg/mL的Aga432、AT-2对细胞无明显毒性作用，具有良好的细胞相容性。生物膜分散作用结果表明，10.0～50.0 μg/mL浓度的两种重组α-葡萄糖苷酶对细菌生物膜具有显著的分散作用。本研究通过分子改造提升α-葡萄糖苷酶Aga432的热稳定性，为开发新型α-葡萄糖苷酶以及后续定向改造研究提供了基础和参考依据。

关键词： α-葡萄糖苷酶同源建模分子对接酶学性质生物膜分散作用