基于光谱学技术结合分子模拟研究芹菜素与大豆分离蛋白的相互作用

以大豆分离蛋白(SPI)与芹菜素(API)为研究对象,通过采用荧光光谱法、紫外-可见吸收光谱法和圆二色光谱法并结合分子模拟技术研究芹菜素与大豆分离蛋白之间的相互作用。荧光滴定结果表明,芹菜素对大豆分离蛋白的荧光有较强的猝灭作用,为静态猝灭机制。获得的热力学参数熵变与焓变均为负值,表明芹菜素与大豆分离蛋白间的相互作用力主要为氢键和范德华力。同步荧光实验表明,芹菜素与大豆分离蛋白结合导致酪氨酸残基周围微环境疏水性增加和色氨酸残基周围微环境极性增加。三维荧光光谱和圆二色光谱实验表明,芹菜素与大豆分离蛋白作用使得蛋白质多肽链部分伸展,蛋白质表面疏水性下降,巯基含量增加,进一步的分子模拟显示芹菜素分子分别插入到大豆分离蛋白的SPI-7s和SPI-11s的疏水空腔中,与LEU226,GLN77,THR75,HIS76,ASN74以及THR353,THR328,MET329,LEU354,ASP342,LYS113,THR358,LYS330等氨基酸残基发生相互作用,并与HIS76,ANS74以及ARG340,LYS330,THR358,THR328和SER339氨基酸残基形成氢键。     

大豆脲酶诱导碳酸钙沉淀的多因素影响分析

本文探究了多个影响因素对大豆脲酶诱导碳酸钙沉淀(SICP)的影响,以优选出主要影响因素并提供其最佳范围。首先分析了脲酶浓度和温度对脲酶活性的影响;之后通过正交实验设计,进行25种工况的SICP水溶液实验,研究不同因素组合下Ca²⁺利用率的变化规律;最后借助扫描电子显微镜观测不同工况下生成碳酸钙的形态。结果表明:低温有利于脲酶的保存及活性发挥,5 ℃时脲酶活性能保持21 d以上;同一温度下,脲酶浓度越大,脲酶初始活性越高,脲酶完全失活所需时间越短。pH值、脲酶与胶结液体积比是影响Ca²⁺利用率的主要因素。为达到较高的Ca²⁺利用率,脲酶和胶结液最佳体积比为1,氯化钙与尿素最佳浓度比为1.5,Ca²⁺最佳浓度为1 mol/L。当脲酶浓度较低时生成的六面体状碳酸钙较多;随着脲酶浓度的增大,所沉淀的碳酸钙向球形转变。大豆中富含的天冬氨酸是控制碳酸钙形态的重要因素。     

多目标预测模型在黑龙江垦区大豆产量预测中的应用

在预测模型的均值和稳定性基础上,建立了多目标组合优化模型,并以黑龙江九三地区35年的大豆产量数据为例,利用该地区大豆单产的Logistic模型和大豆产量与气象因子的逐步回归模型建立了多目标组合优化模型,并计算出最优解.结果表明,该组合模型没有最优点,而有非劣解.该方法对提高模型的精度,指导大豆生产具有重要意义.     

离子色谱-脉冲安培检测白醋和豆腐水中单糖和大豆低聚糖

建立了测定白醋和豆腐水中常见的的3种单糖(半乳糖、葡萄糖、果糖),以及蔗糖、蜜二糖、棉子糖和水苏糖等大豆低聚糖的方法.以NaOH淋洗液梯度淋洗,7种糖在CarboPac PA10高效阴离子交换柱(HPAEC)上可以在30 min内完成分离.使用脉冲安培检测器(PAD)进行测定,7种糖的检出限(进样25 μL,S/N=3)分别为3、2、3、6、4、7和6 μg/L,且均具有较宽的线性范围(0.02～20 mg/L).白醋和豆腐水样品测定的相对标准偏差在0.15%～3.16%之间,7种糖的加标回收率在92%～104%之间; 本方法检测糖简便快捷、分离效果好、无需衍生、灵敏度高,适用于大豆及大豆制品中的常见糖组分的分析.     

线性扫描伏安法研究大豆甙元与牛血清白蛋白的相互作用

采用线性扫描伏安法研究了大豆甙元与牛血清白蛋白(BSA)之间的相互作用;探讨了缓冲体系、pH、反应时间、反应温度、扫描速率等对相互作用的影响.结果表明,在pH为7.4的B-R缓冲溶液中,大豆甙元与BSA在相互作用20min后形成1∶1型的单一的非电活性超分子化合物,两者的结合常数β=8.29×105 L·mol-1,转移系数α=0.367 9,表观电子传递速率常数ks为1.39s-1.     

大豆甾醇及其异构体的分离与鉴定

筛选出适合分离大豆甾醇的最佳反相色谱柱W aters symm etry C18(4.6mm×250mm)和流动相(乙腈-异丙醇,95∶5,V/V),考察了流动相配比和柱温对大豆甾醇分离的影响。从大豆甾醇产品中基线分离出豆甾醇、β-谷甾醇和菜油甾醇及菜籽甾醇这4种主要甾醇,还通过对分离出的其它多个未知峰馏分收集制备后作GC/MS分析,鉴定为γ-谷甾醇、24-β-菜油甾醇、表菜籽甾醇和豆甾醇异构体。在优化的色谱条件下,利用HPLC测定了大豆油和脱臭馏出物及大豆甾醇产品的部分样品中各甾醇组分的含量,豆甾醇和β-谷甾醇的检出限为14.4 ng和10.6 ng,HPLC测定大豆油样品中这2种甾醇的平均回收率为97.3%和96.9%。     

盐酸小檗碱经海藻酸/大豆蛋白复合微球负载后的释放行为

利用海藻酸(AL)/大豆蛋白(SPI)复合微球包裹盐酸小檗碱(Ber), 研究了盐酸小檗碱经复合微球负载后在模拟胃,小肠和结肠pH环境下的释放行为.结果显示,在模拟肠和结肠的pH 6.8和pH 7.4环境中,约5 h盐酸小檗碱就分别达到96%和99%的药物溶出量,而在模拟胃的pH 1.0条件下溶出量仅为约40%.研究发现盐酸小檗碱经复合微球负载后的释放行为与复合微球在不同pH条件下的溶胀行为直接相关,即在pH 1.0时溶胀度很小,但在pH 6.8和pH 7.4条件下溶胀度可达到约2000%.这主要归功于海藻酸组分的pH敏感性.同时,负载过程使结晶的疏水盐酸小檗碱转变为更易于在水性介质中扩散和溶解的不定型态.特别是通过pH梯度实验发现,限定载药复合微球在模拟胃的pH 1.0溶液中的时间在3 h内,可控制盐酸小檗碱的溶出量为约20%;而在此后的小肠和结肠的pH条件下,盐酸小檗碱迅速溶出,使累积溶出量达到98%.由此可见,利用自主研制的复合微球负载盐酸小檗碱可以降低盐酸小檗碱对胃部的刺激并可应用于盐酸小檗碱对溃疡性结肠炎的治疗,同时大豆分离蛋白的生理活性可望发挥一定的辅助作用.     

大豆水分含量的高光谱无损检测及可视化研究

采用近红外高光谱成像技术对大豆水分含量进行快速无损检测,实现大豆水分含量可视化。采集了96个不同品种大豆样本在900～2 500 nm的高光谱图像,采用直接干燥法测量每个大豆样品的水分含量。利用系统自带的HSI Analyzer软件提取图像感兴趣区域（ROI）的平均光谱信息,代表样品的光谱信息。利用SPXY算法划分样品校正集和预测集,并保留938～2 215 nm波段范围内的光谱数据。采用移动平滑（moving average）、S-G平滑、基线校正（baseline）、归一化（normalize）、标准正态变量变换（standard normal variate,SNV）、多元散射校正（multiple scattering correction,MSC）、去趋势（detrending）共7种光谱预处理方法,发现Normalize方法处理后的PLSR模型效果较好。为了去除光谱冗余信息,简化预测模型,采用连续投影算法（SPA）、竞争性自适应加权算法（CARS）、无信息消除变量法（UVE）提取特征波长,其中SPA,CARS和UVE三种算法优选出14,16和29个波长,分别占总波长的6.5%,7.4%和13.4%。分别对938～2 215 nm波段光谱和特征波长建立预测模型,并将效果较优的模型与Normalize方法结合。建立的14种预测模型效果相比较,发现SPA算法筛选的特征波长建模预测效果较好,并优选出Normalize-SPA-PCR模型,模型的R２_C和Ｒ２_P值较高,分别为0.974 6和0.977 8,RMSEP和RMSECV值较低,分别为0.238和0.313,模型的稳定性和预测性较好,可以对大豆水分含量进行准确预测。将Normalize-SPA-PCR模型作为大豆水分含量可视化预测模型,计算高光谱图像每个像素点的水分含量,得到灰度图像,对灰度图像进行伪彩色变换,得到大豆水分含量可视化彩色图像。对预测集的24个大豆品种进行可视化处理,发现不同水分含量大豆的可视化图像颜色不同,水分含量变化对应的颜色变化较为明显。结果表明,高光谱成像技术结合化学计量学可以准确快速无损预测大豆水分含量,实现大豆水分含量可视化,为大豆收获、贮藏加工过程中水分含量检测提供了技术支持。     

基于图像检索的大豆食心虫虫害高光谱检测

为减轻虫害对大豆的影响,首先使用相应的高光谱仪器进行样本采集,样本分为4类：包括带有微小虫卵的,带有幼虫的,有啃食痕迹的和完全正常的大豆各20颗;然后提出了一种基于三维图像检索(3D-R-D,3D Resnet18 DCH)的大豆食心虫的高光谱检测方法。该方法从视频检索的应用中得到启发,考虑到视频不同帧之间和高光谱不同层之间存在类比关系,使用了在大规模视频检索数据集下训练而成的分类模型,将它作为预训练3D卷积模型进行训练。和已知的文献方法相同,使用公开的光谱数据集进行正式训练和微调,从而得到能进行特征提取的3D卷积网络,用图像检索来实现间接分类,通过利用样本之间的特征距离,实现在全新类别上的分类。为能适应任务,将模型最后的分类层变成了图像检索常用的hash层,从而得到了代表特征的二进制码。该方法不但完成了对不同情况下大豆种类的检测,还解决了训练时样本不足的问题。为探寻一种好的相似度匹配损失函数,对比了多种较新的方法,最后发现使用融入柯西分布的损失函数,实验效果最佳,最终模型的分类精度达86%±1.00%,和在大豆食心虫检测上最新的小样本方法对比,3D-R-D方法提高了3.5%左右的精度,表明该方法是有效的,它也为结合高光谱检测相关研究提供了一种全新思路。     

大豆二羟异黄酮及三羟异黄酮的高效液相色谱分析

1mol/L盐酸水解大豆及豆制品,乙腈提取,高效液相色谱分析了二羟、三羟异黄酮的含量。以甲醇－2mmol/L乙酸铵(体积比55:45,乙酸铵溶液用乙酸调pH至4.380)为流动相,Hypersil BDS C18色谱分析柱,柱温25℃,260nm紫外检测波长进行分析。二羟、三羟异黄酮的1－500μmol/L的范围内,与峰面积有很好的线性关系 (r=0.9999)。它们的检出限为5ng(S/N=3),平均回收率94.46%以上,6次进样的相对标准差（RSD）小于4％。该法灵敏、重复性好、结果准确、分析迅速。检测大豆及豆制品中异黄酮的含量,得到满意的结果。