正在阅读: “甜蜜家族”成员“搭”上生物合成快车

“甜蜜家族”成员“搭”上生物合成快车

2019-01-30 09:48来源:科技日报

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  生活里的甜蜜基本和饮食相关,比如蔗糖、蜂蜜……,它们大多是单糖和多糖。可你知道吗?“甜蜜家族”里还有一位成员,虽然我们平时很少接触,但却须臾难离,它就是寡糖,又叫低聚糖。

  寡糖是一种新型功能性糖,它只能从天然食物中萃取,或通过生物酶降解获得。中科院天津工业生物技术研究所孙媛霞研究员带领的功能糖与天然活性物质研究团队,“搭”上生物合成技术,设计出一条功能寡糖生产新路线。

  寡糖应用领域广

  “我们常喝的双歧杆菌酸奶里就有它的影子。”孙媛霞近日接受科技日报记者采访时说,寡糖是由2—10个单糖通过糖苷键连接形成直链或支链的低度聚合糖,具有改善肠道菌群平衡、促进肠道内营养物质的生成与吸收、降低血清胆固醇和血脂浓度、增强机体免疫力、抑制肿瘤细胞生长、抗龋齿、防治糖尿病和保护肝脏等生理功效,可作为蔗糖替代品应用在功能性食品或低能量食品中。

  “大豆寡糖具有促进肠道内双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌群增殖,抑制腐败菌的生长,保持肠道的微生态平衡等益生元功效。”孙媛霞介绍说,由于低聚糖中的化学键不能被人体消化酶所分解,故而通常不易被唾液和胃液消化,能通过上消化道直通肠道发挥作用。低聚糖可在肠道内被细菌分解转化成乙酸、丙酸等有机酸和短链脂肪酸等等,短链脂肪酸约有95%会被大肠迅速利用吸收,为大肠上皮细胞提供能源。有机酸可以促进矿物质的吸收,有研究发现,低聚果糖、低聚半乳糖都有促进钙、磷、镁的吸收作用。

  生产工艺需要改进

  记者采访获悉,寡糖的发现和生产,距今不过百余年历史。科学家们一直在为高效获取寡糖而孜孜以求。孙媛霞以历史较长的壳寡糖为例介绍说,早在1811年法国学者布拉克诺首先在蘑菇中发现了甲壳几丁质,紧接着法国学者欧吉尔在昆虫的外壳中也发现了类似的物质,并命名为甲壳质,1894年德国科学家在此基础上发现几丁聚糖。可是由于没有加工提取的合适方法,也没有发现其特殊的功能,在其后的100年中,甲壳质慢慢被科学界所遗忘。半个世纪后,日本学者发现了藏在螃蟹壳中的壳寡糖,其才重新成为研究热点。

  “为了能够使这种物质更好地服务于人类健康,科学家们努力攻关,使提取技术不断进步。”孙媛霞说,上世纪70年代,我国科学家开始研发从大豆、甜菜、棉籽等原料中提取大豆寡糖的技术,主要采用膜法从植物原料中提取纯化,获得的棉子糖和水苏糖含量仅为30%左右,制约了大豆寡糖的功效及应用;而国外主要采用色谱分离制备方法,虽然产品纯度可以达到70%以上,但生产方式仍未摆脱植物种植提取模式。

  “世界范围内的功能寡糖生产主要依赖于水解和提取,存在产率低、成本高且对环境不友好等问题,我们需要一种更高效持续的生产工艺。”孙媛霞说道。

  生物合成高效环保

  去年年底,在开展功能糖与天然活性物质研究中,孙媛霞团队通过模拟植物体内合成大豆寡糖的化学反应机制,构建了一条新型多酶级联合生成大豆寡糖技术路线,挖掘了植物中大豆寡糖合成酶蛋白分子编码基因,以廉价的蔗糖为原料,重新设计出一条功能寡糖合成的技术路线,并在体外构建了多酶级联反应系统,实现了肌醇半乳糖苷、棉子糖和水苏糖三种功能寡糖纯生物合成。这一技术利用分步级联及辅因子循环转化策略,解决了多酶反应系统中酶稳定性差等普遍难题。

  由于在合成过程中采用细胞破碎粗酶液作为反应介质,避免酶纯化步骤和添加昂贵的辅酶因子,还降低了生产成本。实验结果显示,通过多步级联与循环转化反应,肌醇半乳糖苷、棉子糖和水苏糖的产率得到很大提高。

  日前,该研究成果已在国际顶级期刊《应用与环境微生物学》(AEM)上全文发表,并已申请中国发明专利。孙媛霞表示:“与传统植物提取工艺比,整个过程只需调节底物和酶催化剂即可实现不同寡糖的生物合成,且没有任何有害废弃物排放,可真正实现生产全过程的环境友好。”(孙玉松)

[责编:武玥彤]

阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 香港各界举行“守护香港”集会 护法治反暴力

  • 河南义马气化厂爆炸事故现场搜救工作基本结束

独家策划

推荐阅读
中外科学家在距今约1.64亿年的侏罗纪地层中发现并证实了迄今最早具有完整舌骨的原始哺乳动物化石,19日出版的《科学》杂志介绍了这一研究成果。沈阳师范大学拥有一支高水平国际化古生物研究队伍,近年来先后产生了赫氏近鸟龙、巨齿兽等一批重大科技研究成果。
2019-07-19 16:12
置身在西宁海洋世界科普馆面积28000平方米的场馆内,仿佛来到了奇幻的海底龙宫,水藻珊瑚色彩斑斓,各类鱼群悠闲自在。作为整个海洋世界科普馆的“明星”,两只来自俄罗斯的白鲸和八只来自日本的瓶鼻海豚一来到高原就引起了高度关注。
2019-07-19 16:12
19日,《科学》杂志以研究长文(Research Article)的形式在线发表了中国工程院院士、南开大学校长曹雪涛课题组的研究,研究发现细胞核内存在能特异性识别病毒DNA的天然免疫受体分子,可启动对病毒的“强反击”。
2019-07-19 10:31
南极—艾特肯盆地在大约40亿年前形成,是太阳系中保存下来的最大的陨石坑。今年4月,研究人员在《地球物理通讯》月刊撰文称,南极—艾特肯盆地地下深处埋藏了约2.4千兆吨的巨量金属,其显然正在改变月球的引力场。
2019-07-19 10:55
从1969年7月到1972年12月,总共有12位美国宇航员通过“阿波罗计划”踏上了月球。
2019-07-19 10:54
1969年7月20日,美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗走出登月舱,踏上月面,并说出了此后在无数场合被广泛引用的名言:“这是个人迈出的一小步,却是人类迈出的一大步。时代的车轮滚滚向前,如果每个国家和地区都不放弃联接更多智慧,不排斥汲取更多力量,人类必将取得更伟大的成就。
2019-07-19 10:52
为什么大脑可以产生复杂的动力学行为,形成丰富的大脑认知功能,其与相对稳定的大脑结构又有什么关系,这些问题始终是脑神经科学与复杂网络动力学领域的热点话题。
2019-07-19 10:51
自从“阿尔法狗”战胜李世石,运用神经网络与深度学习的人工智能给人们留下了“无所不能”的印象。
2019-07-19 10:49
日前,浙江天台县侦破了一起篡改他人高考志愿案件。无独有偶,河南中牟县也发现了一起篡改他人高考志愿事件,乔某因为琐事与同班同学刘某发生矛盾,恶意篡改了刘某的高考志愿。
2019-07-19 10:48
近日,一项鼻纹识别解决方案,一经推出就大受好评,并已最先应用于犬只身份认证。这一方案将有助于城市中的宠物管理,使AI寻宠、宠物门禁、在线犬证办理等成为可能。
2019-07-19 10:47
据吉林大学透露,该校生物考古学国际创新团队最近发现了迄今为止人类颅骨人工变形最早的实物证据。这项研究由吉林大学考古学院教授张全超和美国得克萨斯A&M大学博士王谦共同牵头完成。
2019-07-19 10:45
斯坦福大学医学院研究团队最近一项发表在《自然》上的论文指出,斑马鱼睡眠时的神经活动特征与人类相似。这意味着睡眠活动至少在4.5亿年前已经演化出来,此时地球上的动物仍然全部生活在海中。
2019-07-19 10:44
攀上“海上第一仙山”1132.7米海拔高度的崂山巨峰,尽览碧波万顷的黄海与繁花似锦的崂山山海相连、山光海色的美景,令人流连忘返。为科技企业增添创动力,崂山区围绕创业、创新、财政、税费、融资、人才、对外合作、政务服务等八大方面打出政策资金的“组合拳”。
2019-07-19 10:43
“我国年工业用能约29.1亿吨标准煤,但其中150摄氏度以下余热(低品位热能)往往是‘废热’,其总量相当于工业用能的14.2%。如果40%的余热能得到有效利用,一年就能节约1.65亿吨标煤,意义巨大。”上海交通大学制冷与低温工程研究所所长王如竹说。
2019-07-19 10:42
7月18日,由哈电集团哈尔滨电机厂有限责任公司自主研发、设计、制造的藏区最大水电站四川雅砻江两河口水电站首台混流式水轮机导水机构制造成功,通过业主公司雅砻江流域水电开发有限公司的验收。
2019-07-19 10:41
首批科创板挂牌企业鸣锣在即,作为科创板上市企业后备军,成长型科创企业跃跃欲试。培训班上,上海市科技创业中心与多家银行、证券、服务机构签署科创企业上市培育库首批特约服务商协议。
2019-07-19 10:41
在“你是什么垃圾”的善意调侃下,垃圾分类已成创业者的“新风向”,一个隐藏的千亿市场由此打开。曹磊说:“看似简单,但很多人还是会惊奇地发现,自己居然分不清楚垃圾的类别,垃圾分类小程序因此应运而生。
2019-07-19 10:40
7月18日,“探索一号”TS12航次科考第二航段正式开跑。早上8时,深潜器按照原定计划被推出潜器库,滑过轨道到达主吊缆下方,被吊起入水。
2019-07-19 10:33
1969年7月20日,“阿波罗11号”登月成功,人类的足迹首次踏上月球。50年前,科技远没有今天发达,宇航员靠什么飞到38万公里外,并在月球上安全着陆?
2019-07-19 10:32
传输矩阵方法是一套基于波动光学的数学方法,可依此法求解半透明有机太阳能电池的相关光学性能参数,建立光电转化率和透明度与膜系厚度之间的函数关系。相比之下,有机光伏材料不仅具有高度可调的光学性质,而且易制成半透明的有机薄膜,因而在半透明光伏领域具有更大的应用潜力。
2019-07-18 10:18
加载更多