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低pKa属性苯硼酸基亲和载体的构建及其在醛糖-酮糖异构化体系中的应用基础研究

批准号:
32072150
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
杨瑞金
依托单位:
学科分类:
食品原料学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨瑞金

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
低pKa属性苯硼酸基亲和载体在碳水化合物分离纯化和生物催化领域有着广阔的应用潜力。本项目拟构建具有低pKa属性的苯硼酸基亲和载体,建立载体结构特性与糖分子特异性识别之间的构-效关系,继而为具有“目的属性”的智能型苯硼酸基亲和载体的设计和构建提供理论依据。结合课题组近期在实验中所发现的苯硼酸基亲和载体对部分酮糖的亲和吸附效应明显高于其对应的醛糖这一现象,拟将构建的苯硼酸基亲和载体应用于醛糖-酮糖的分离纯化,明晰载体对酮糖的特异性亲和吸附机制,考察其应用于醛糖-酮糖体系分离纯化的普适性。在此基础上,进一步探究苯硼酸基亲和载体定向辅助醛糖-酮糖异构化及同步分离纯化目标酮糖的效能。结合原位表征技术、量子化学计算以及分子生物学软件等,明确其辅助催化途径及定向调控机制。本研究创新性地将低pKa属性苯硼酸基亲和载体应用于分离纯化和辅助催化,为酮糖的高效分离和醛糖-酮糖异构化反应的定向调控提供了新的途径。
英文摘要
Boronate-affinity materials have recently gained rapid development and found increasing applications in carbohydrates isolation and bio-production. In the current project, boronate affinity adsorbent with low pKa has been wisely constructed. The structure-function relationships of the prepared boronate affinity adsorbent and its sugar recognition performance have been established, which could furtherly provide guidance for the rational construction of the multi-purpose boronate affinity materials. Interesting, preliminary studies in our group reveal that the boronate affinity materials generally exhibit a relatively higher binding affinity towards typical ketoses than their corresponding aldoses, especially for those fructofuranose-containing ketoses. Thus, an efficient and innovative strategy by using the prepared boronate affinity adsorbent was wisely developed for the highly efficient separation and purification of ketose from aldose-ketose mixtures, and the selective and reversible adsorption affinity mechanism was indeed investigated. On this basis, the efficiency of the prepared boronate affinity adsorbent in the directionally assisted aldose-to-ketose isomerization (chemical/enzymatic) and simultaneous isolation of target ketoses was furtherly investigated. In situ characterization, quantum chemistry calculation and molecular biology analysis were carried out to help explore the catalytic pathway and identified the mechanism of the directional control. This trial validates the use of boronate affinity adsorbent with low pKa for an effective simultaneous directional production and isolation of high-purity ketoses from the isomerization of aldoses.
本项目围绕低pKa 属性苯硼酸基亲和载体的构建开展研究,采用基于“B←N”配位的“团队硼亲和”策略和基于分子内电子转移的策略成功构建了适合中性pH环境下的苯硼酸基亲和载体。所得载体在中性条件下对乳果糖吸附载量达到102.24 mg/g,同时可将纯度为 50%的乳果糖提纯至 91.82%。进一步以CsCE酶法催化乳糖制备乳果糖为研究对象,建立了低pKa属性苯硼酸基亲和载体定向辅助异构化制备高纯度乳果糖新工艺,将固定化 CsCE 酶和载体 FM-4 装入填料柱构建级联体系进行辅助异构化反应,乳果糖产率和纯度分别提高至 71.14%和 83.57%, 对乳果糖的纯化效率达到了 87.63%。构建的级联体系表现出良好的操作稳定性,在连续 6 次催化后,其催化效率和吸附效率仍维持在 86.26%和 93.68%。以上结果表明苯硼 酸分离体系在促进酶法制备酮糖方面具有高度可行性和良好的应用前景,为低pKa苯硼酸基亲和载体在酶法醛糖-酮糖异构化体系中的应用提供了有益的参考和借鉴。
低pKa属性苯硼酸基亲和载体的构建及其在醛糖-酮糖异构化体系中的应用基础研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    杨瑞金
  • 依托单位:
Caldicellulosiruptor saccharolyticus纤维二糖差向异构酶CsCE催化乳糖异构化的机制研究及高乳糖异构化活性酶的构建
  • 批准号:
    31771912
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    杨瑞金
  • 依托单位:
高强度脉冲电场作用下蛋白质分子的去折叠、复折叠与聚集行为及稳定方法
  • 批准号:
    31271947
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    杨瑞金
  • 依托单位:
高压脉冲电场处理食品过程中的电化学问题及其对脂类物质的影响
  • 批准号:
    20772049
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    30.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    杨瑞金
  • 依托单位:
国内基金
海外基金