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脂质分子重构制备内酯类风味化合物的酶学基础研究

批准号:
31930084
项目类别:
重点项目
资助金额:
316.0 万元
负责人:
王永华
依托单位:
学科分类:
食品生物化学
结题年份:
2024
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
王永华

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
内酯类风味化合物是重要的食品添加剂之一,市场需求巨大。生物制造内酯类风味化合物是未来发展趋势,而“酶的发现与应用”是其核心竞争点。只有解决了“酶芯片”问题,才能解除被“卡脖子”的现状。基于此,本项目拟开展“脂质分子重构制备内酯类风味化合物的酶学基础研究”,以内酯类风味物质的酶法合成为目标导向,建立基于脂质分子酶法重构的不同合成体系;根据真实反应过程需要,采取组学与传统方法相结合的新酶发现与筛选新技术获取可实现催化的酶分子;并采用结构生物学、生物计算、酶学和分子生物学等技术手段,深入理解酶的结构与功能关系,获得催化性能良好的酶分子,同时揭示酶催化理论;建立和优化不同酶的组合高效催化体系并揭示其过程调控新机制。通过本研究,可推动酶工程领域的基础学科发展,丰富酶学理论,并获得具有应用前景的酶制剂;推动内酯类风味化合物的酶法催化转化新技术发展,同时为多酶催化体系的建立奠定理论基础。
英文摘要
Lactones are one kind of the important flavor compounds, and its market demand is huge. Bio-production of lactones can be considered as a more promising strategy in future, thus discovery and application of enzymes seem to be fatal for the commercial competition. To solve the problem of "enzyme chip", can help to overcome the current situation of "stuck neck". Therefore, this project intends to carry out the basic enzymatic research on the preparation of lactones via lipid molecule reconstruction, aiming at obtaining lactones by enzymatic synthesis, and different synthetic systems were to establish based on the enzymatic reconstruction of lipid molecule. According to the needs of real reaction process, combination of new enzymatic discovery, screening technologies based on genomic mining and traditional methods are conducted to obtain novel catalystes. By means of structural biology, biological calculation, enzymology and molecular biology, we can deeply understand the structure-function relationship of enzymes, obtain enzymatic molecules with good catalytic performance, reveal the theory of enzymatic catalysis, establish and optimize the efficient catalytic system of different enzymes and reveal the new mechanism of their process regulation. Through this study, we can promote the development of basic disciplines in the field of enzyme engineering, enrich the theory of enzymology, and obtain enzymatic preparations with promising application prospects. Our work can also promote the development of new enzymatic catalytic transformation technologies for lactones production, and lay a theoretical foundation for the establishment of multi-enzyme catalytic system.
内酯类风味化合物的酶法生物合成是食品科学研究的前沿领域,内酯合成专用“酶芯片”是开发出高端化和差异化的内酯类风味化合物产品的关键。申请人开展了“内酯类风味化合物合成关键酶及其催化过程调控技术”全链式的关键基础理论研究。1)建立了内酯合成关键酶数据库,开发高效可靠的高性能关键酶挖掘技术;2)开展了关键酶的制备及酶学性质研究:针对非特异性过氧合酶(UPO)、醇氧化酶(AOX)和Baeyer-Villiger单加氧酶(BVMO)等内酯合成关键酶建立了系列表达系统(包括大肠杆菌、毕赤酵母和黑曲霉表达系统);制备并表征了关键酶的生化和结构特性;解析了4个关键酶的晶体结构,其中UPO 1个、AOX 2个和BVMO 1个;3)开展了内酯合成关键酶的结构功能关系研究:揭示了UPO的H2O2耐受机制、AOX的底物选择性分子机制和BVMO的底物选择性分子机制;基于酶结构信息指导进行酶分子的理性改造,获得了强H2O2耐受的UPO突变体、底物选择性转变的AOX突变体和催化活力增强的BVMO突变体;4)建立了内酯前体化合物及内酯酶法催化合成路线:非特异性过氧合酶(UPO)级联脂肪酶催化脂肪酸合成大环内酯路线;非特异性过氧合酶(UPO)与醇氧化酶(AOX)级联催化环烷烃合成内酯前体化合物路线;光-BVMO酶组合催化环己烷合成己内酯路线;Baeyer-Villiger单加氧酶(BVMO)催化系列环酮合成δ-内酯路线,实现了酶促反应过程的协调与精准调控,为酶的高效催化应用提供了基础。以上研究工作成果的积累,可丰富食品酶学基础理论,具有极大的科学意义,为酶法催化合成内酯提供优良的酶制剂,对促进内酯类风味化合物产品的开发和酶制剂产业发展具有重要意义。项目执行期间累计发表高水平论文26篇,申请中国发明专利13件,其中获得授权5件。培养硕士研究生13名,博士研究生7名,博士后3名。
磷脂酶Ultra特异性催化油脂体系中微量磷脂分子的调控机制研究
  • 批准号:
    31471690
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    90.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    王永华
  • 依托单位:
脂肪酶催化活力表现特性及其机理
  • 批准号:
    20706021
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    王永华
  • 依托单位:
国内基金
海外基金