微生物对茶叶中嘌呤生物碱代谢的研究进展

微生物对茶叶中嘌呤生物碱代谢的研究进展
微生物对茶叶中嘌呤生物碱代谢的研究进展

微生物对茶叶中嘌呤生物碱代谢的研究进展

马存强1,杨 超1,周斌星1,2,*,任小盈1,李 静1,李发志3

(1.云南农业大学龙润普洱茶学院,云南 昆明

650201;2.安徽农业大学茶与食品科技学院,安徽 合肥

230036;

3.云南省保山市隆阳区茶叶技术推广站,云南 保山

678000)

摘?要:嘌呤碱是茶叶中重要的内含物质,常应用于医疗保健和食品饮料等行业。在黑茶渥堆和茶叶微生物发酵期间嘌呤碱出现种类和含量的变化。为探究微生物与嘌呤碱代谢的关系,本文对近年国内外相关研究进行综述,发现不同微生物单菌种发酵对嘌呤碱含量和种类影响不一,顶头孢霉(Cephalosporium acremonium )能显著提高茶叶中咖啡碱含量;烟曲霉(Aspergillus fumigatu )、乳酸菌(Lactobacillus )、醋酸型乳酸菌(acetic acid Lactobacillus )等对嘌呤碱含量影响不大;酵母菌(yeast )、聚多曲霉(Aspergillus sydowii )对咖啡碱有降低作用;黑曲霉(Aspergillus niger )对嘌呤碱代谢影响存在争议;咖啡碱与茶叶碱存在消长关系。关键词:茶叶;微生物;嘌呤碱;咖啡碱;代谢

Recent Progress in Microbial Metabolism of Purine Alkaloids in Fermented Tea

MA Cun-qiang 1, YANG Chao 1, ZHOU Bin-xing 1,2,*, REN Xiao-ying 1, LI Jing 1, LI Fa-zhi 3

(1. LongRun Pu-erh Tea College, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China;

2. College of Tea and Food Science and Technology, Anhui Agricultural University, Hefei 230036, China;

3. Yunnan Province Baoshan City Longyang Tea Technical Extension Station, Baoshan 678000, China)

Abstract: As important substances present in tea, purine alkaloids are often employed in medicine and health care as well as drinks. The kinds and contents of purine alkaloids are potentially changed during microbial fermentation of tea. After reviewing recent literature regarding the association of microorganisms with the metabolism of purine alkaloids in fermented tea, this article finds that different strains, when used individually to ferment tea, have different effects on the kinds and contents of purine alkaloids. Cephalosporium acremonium can substantially enhance caffeine contents in tea, Aspergillus fumigatu , Lactobacillus , and acetic acid Lactobacillus have little impact on the contents purine alkaloids, and yeast and Aspergillus sydowii NRRL 250 can reduce caffeine contents. However, the effect of Aspergillus niger on purine alkaloid metabolism remains controversial. In addition, a trade-off relationship between caffeine and theophylline exists during tea fermentation.

Key words: tea; microorganism; purine alkaloids; caffeine; metabolism 中图分类号:S571.1 文献标志码:A 文章编号:1002-6630(2014)21-0292-05

doi:10.7506/spkx1002-6630-201421057

收稿日期:2013-12-27

基金项目:“十一五”国家科技支撑计划项目(2007BAD58B03);保山市科技项目-保山市特种茶叶开发与研究项目作者简介:马存强(1988—),男,硕士研究生,研究方向为茶叶加工与综合利用。E-mail :macunqiang1208@https://www.360docs.net/doc/6a11695340.html, *通信作者:周斌星(1963—),男,副教授,博士,研究方向为茶叶加工。E-mail :bxzhou01@https://www.360docs.net/doc/6a11695340.html,

茶叶年人均消费量已达0.5 kg ,已经超过咖啡、啤酒、葡萄酒和碳酸饮料,成为第一大饮料[1]。这得益于人们对茶叶保健功效的认识和认可。大量在人体、动物和实验室状态下的研究表明,茶叶具有减少腰部脂肪堆积[2]、抗炎杀菌[2-3]、抗氧化[4]、减少动脉粥样硬化机率[5]和一定的防癌抗癌[6-8]等功效作用。这得益于茶叶中的功能成分,如茶多酚、茶色素、茶多糖、氨基酸等。嘌呤类生物碱亦是茶叶中重要的呈味物质和功能成分。

1 茶叶中嘌呤生物碱的种类和功效

茶叶生物碱主要为嘌呤类生物碱以及少量的嘧啶类生物碱。嘌呤类生物碱有咖啡碱(1,3,7-三甲基黄嘌呤,caffeine )、茶碱(1,3-二甲基黄嘌呤,theophylline )、可可碱(3,7-二甲基黄嘌呤,theobromine )、黄嘌呤(xanthine )、次黄嘌呤(hypoxanthine )、拟黄嘌呤(1,7-二甲基黄嘌呤,paraxanthine ),以及在云南省苦茶中首次分离出的苦茶碱(1,3,7,9-四甲基尿酸,

theacrine)[9]和云南普洱熟茶中分离鉴定出的8-氧化咖啡因(8-oxocaffeine)[10]。其结构特点是以嘌呤环为基本骨架,嘌呤碱的种类取决于嘌呤环上甲基的位置和个数。嘧啶类生物碱有胸腺嘧啶脱氧核苷(deoxythymidine)、胸腺嘧啶(hymine)、尿嘧啶(uraci)。在普通品种中,咖啡碱占干质量的2%~4%,可可碱约占0.05%,茶碱约占0.002%。

生物碱的种类和含量受到茶树生长的季节、品种以及茶叶加工工艺不同的影响。Wang等[11]对2009年4—9月生长的茶鲜叶研究表明嘌呤类生物碱的含量随季节起伏较大,并在8月份含量达到顶峰,咖啡碱含量相对稳定,只有波浪状起伏。在不同品种生物碱含量研究中,较具有代表性的为可可茶无性系品种[12],其鲜叶不含咖啡碱和茶碱,而是以可可碱为主;苦茶树(Camellia assamica var. kucha)[13]的鲜叶中含有苦茶碱(1,3,7,9-四甲基尿酸),对咖啡碱引起的神经系统兴奋有抑制作用[9]。在对同为绿茶品种的龙井43号和安吉白茶的生物碱差异化研究中发现,可可碱含量有显著差异,咖啡碱差异明显[14]。加工工艺的不同也造成了茶叶中生物碱含量的变化,一般咖啡碱含量高低的次序为:红茶(完全发酵茶)>乌龙茶(半发酵茶)>绿茶(不发酵茶)[15]。同时也有研究表明随着发酵程度的加深,咖啡碱和可可碱含量降低[16]。这或许与咖啡碱的存在形式、测定方法以及茶树生长地理环境、鲜叶的年龄和质量有关(表1)。

表 1 茶叶中主要嘌呤碱的功效与潜在危险

Table 1 Ef?cacy and potential risks of principal purine alkaloids in tea 嘌呤碱名称功效潜在危险备注

咖啡碱

医学方面:强心剂[17]、利尿

剂、止痛药等,对骨肉瘤细胞

株顺铂化疗具有显著增效作用[18]

食品方面:碳酸饮料添加剂

无致癌、致畸和致突变作用。

高剂量摄取有影响睡眠、

增加血压等不良反应;不

当使用可造成孕妇流产[23-24]

茶叶中的主要嘌呤碱,

含量占2%~5%

可可碱具有兴奋中枢神经、利尿和强

心作用;可用于治疗持续咳嗽

高剂量服用可引起神经肽

Y系统的焦虑[25]

在可可茶中含量丰富,

含量达4.3%

茶叶碱支气管解痉剂、老年COPD 急

性加重期的治疗、早产儿原发

性呼吸暂停的治疗[19-21]

毒副作用大、安全

范围小、个体差异大

在茶叶中含量较低,

仅为0.002%左右

苦茶碱具有镇静、催眠的药理

活性[22],在治疗抑郁症

方面有一定应用价值

毒性小、无积累毒性[26]

苦茶中富含的甲基黄

嘌呤类生物碱

2 茶叶加工中的微生物

在普洱生茶、普洱熟茶、茯砖茶、康砖茶的加工与贮藏过程中,微生物大量参与并对茶叶的化学成分和品质产生深远影响(表2)。早期普洱茶(普洱生茶)自然存放,通过自然环境中微生物类群作用以达到自然陈化[27]。对陈放15、25 年普洱生茶作微生物分离鉴定得到橙黄色游动放线菌(Actinoplanes aurantiacus)、淡橘橙游动放线菌(Actinoplanes pallidoaurantiacus)、绛红褐游动放线菌(Actinoplanes purpeobrunneus)、链霉属杆菌(Streptomyces bacillaris)、卡伍尔链霉菌卡伍尔亚种(Streptomyces cavourensis subsp. cavourensis)、灰黑色链霉菌(Streptomyces cinereus)[28-29]。Zhao等[30]在2010年从60 个不同茶样中分离出71 种真菌,鉴定出其中的63 种,分属于19 个不同的属,分别为曲霉属(Aspergillus sp.)、青霉属(Penicillium sp.)、酵母菌属(yeast)、木霉属(Trichoderma sp.)、芽枝霉菌属(Cladosporium sp.)、子囊菌属(Ascomycete sp.)和黏隔孢属(Septogloeum sp.)、小球腔菌属(Leptosphaeria sp.)、脉孢菌属(Neurospora sp.)、踝节菌属(Talaromyces sp.)、根毛菌属(Rhizomucor sp.)、Pezia sp.、弯孢聚壳属(Eutypella sp.)、肉座菌属(Hypocrea sp.)、镰刀霉菌(Fusarium sp.)、白腐菌属(Phanerochaete sp.)、松庆病菌属(Trametes sp.)、柯楠属(Corynascus sp.)、犁头霉菌属(Absidia sp.)。普洱熟茶以云南晒青毛茶为原料,经潮水渥堆加工而成。在普洱茶渥堆过程中分离出40余种真菌,分属于19 个不同的属,其中曲霉属、青霉属、酵母菌属占普洱茶菌落的80%左右[31]。随着温度的升高,嗜热菌在渥堆中后期大量出现[32],并鉴定为微小根毛霉(Rhizomucor pusilus)、牛根毛霉(Rhizomucor t a u r i c u s)、疏棉嗜热丝孢菌(T h e r m o m y c e s lanuginosus)、埃莫森篮状菌(Talaromyces emersonii)等嗜热菌。黑曲霉[33]和酵母菌[34]被认为是普洱茶的优势菌,并在普洱茶加工中得以应用。茯砖茶与普洱茶同属于黑茶范畴,以独特的发花工序而著称。茯砖茶中鉴定出的微生物有冠突散囊菌、间型散囊菌、匍匐散囊菌、谢瓦散囊菌、阿姆斯特丹散囊菌、赤散囊菌、散囊菌、黑曲霉、毛霉、拟青霉、草酸青霉、短密青霉、谢瓦氏曲霉、冠突曲霉等。优势菌群为冠突散囊菌(Eurotium cristatum(Raper & Fennell) Malloch & Cain)。冠突散囊菌在四川康砖茶中亦有检出,对康砖茶品质产生影响的微生物同时还有放线菌属、毛霉属和耐热葡萄球菌等。以岭头单丛晒青毛茶为原料后发酵而成广东陈香茶中的优势菌群分别为黑曲霉、产黄青霉和灰绿霉[35]。

绿茶、黄茶和白茶为不发酵或微发酵茶,加工过程应杜绝微生物的参与,以避免污染。然而,微生物在茶的再加工与深加工有巨大应用前景。酵母菌、真菌、细菌等三大微生物是影响红茶品质的最主要微生物,研究表明红茶、乌龙茶中有益微生物的适度添加可显著提高茶叶品质[36]。

表 2 茶叶加工中的微生物种类

Table 2 Major microorganism species during tea processing 茶叶名称微生物种类备注

普洱生茶微生物种类达71 种,分属于19个属;另有4 种放线菌;普

洱茶生茶亦有“金花现象”,“金花”由塔宾曲霉、伞枝

犁头霉菌、阿姆斯特丹散囊菌和黑附球菌构成

普洱生茶微生物呈现先减后

增的变化趋势;微生物的种类

和数量与仓储条件有关

普洱熟茶渥堆期间分离出19 个属40 余种真菌,曲霉属、青霉属、

酵母菌属种类最多。嗜热菌有微小根毛霉、牛根毛霉、疏

棉嗜热丝孢菌、埃莫森篮状菌

优势真菌为黑曲霉、酿酒

酵母和光孢青霉等

茯砖茶主要微生物有冠突散囊菌、间型散囊菌、匍匐散囊菌、谢瓦散

囊菌、阿姆斯特丹散囊菌、赤散囊菌、散囊菌、黑曲霉、毛

霉、拟青霉、草酸青霉、短密青霉、谢瓦氏曲霉、冠突曲霉等

冠突散囊菌为优势菌群

其他茶类

四川康砖茶:冠突散囊菌、放线菌属、毛霉;广东陈香

茶:黑曲霉、产黄青霉、灰绿霉;在绿茶、黄茶等不发酵

或微发酵茶应避免微生物的参与

微生物在乌龙茶和红茶中亦

有所运用,以提高茶叶品质

3 微生物对茶叶中嘌呤碱含量的影响

3.1自然渥堆发酵过程中嘌呤碱含量的变化

黑茶渥堆是以茶叶为基质,众多微生物参与的固态发酵过程。在普洱茶渥堆期间,水浸出物略微下降、茶多酚含量大幅度下降、茶褐素急剧上升[37-38]。不同产地的普洱茶咖啡碱含量无显著性差异。在普洱茶自然渥堆过程中,咖啡碱略有上升[39]。Wang Di等[40]研究与之相反,渥堆末期咖啡碱含量较原料有所降低。这或许与渥堆过程中优势菌种的差异相关。在普洱茶渥堆期间添加发酵剂可加快咖啡碱的变化,降低熟茶的生产周期。在利用添加鲜叶浸提物的微生物发酵实验中[41],浸提物的添加可降低咖啡碱的含量,而菌种不同会对咖啡碱产生不同的结果。

3.2可降解咖啡碱菌株的筛选

为了生产低咖啡碱茶叶(咖啡碱含量小于1%),国内外科技工作者采取热水浸提、超临界CO

2

提取、有机物萃取等物理化学方法脱去茶叶中多余的咖啡碱,或通过杂交育种选育低咖啡碱的茶树新品种。通过茶、咖啡园土壤筛选可降解咖啡碱的菌株同样取得可喜成果。利用咖啡碱作为唯一碳源和氮源,Gokulakrishnan等[42]从土壤中筛选出Pseudomonas sp. GSC1182菌株,该菌株在48 h内能降解掉培养基中80%的咖啡碱。Brand等[43]研究发现微生物的咖啡碱降解效率与温度有关,曲霉菌和青霉菌等真菌在25 ℃条件下的降解率为100%,在30 ℃条件下时仅为80%。国内同样有相关研究[44-45],栗娜等[44]在杭州茶园筛选出对咖啡碱降解效率达100%的菌株,经分子学鉴定为假单胞菌属的Pseudomonas lutea。柴洁[45]以普洱茶渥堆茶样为实验材料,筛选出可降解咖啡碱菌株,经18S r D N A测序鉴定为聚多曲霉(Aspergillus sydowii NRRL250),并进行单菌落茶叶发酵发现,咖啡碱含量大幅度下降,至末期含量甚微;茶叶碱含量大幅度上升,末期时茶叶碱含量达2.814%。咖啡碱与茶叶碱存在消长关系。在微生物发酵过程中,咖啡碱存在着与植物中咖啡碱相似的降解途径。

3.3单菌株茶叶发酵嘌呤碱含量变化

对不同微生物单菌株发酵的研究证实不同微生物对嘌呤碱含量和种类影响不一(表3)。利用顶头孢霉的单菌落发酵普洱茶过程中咖啡碱含量大幅度上升[46]。在Qin Jinhua等[47]研究中证实烟曲霉(Aspergillus fumigatu)对咖啡碱和可可碱的含量影响不大,黑曲霉(Aspergillus niger)可显著降低咖啡碱的含量。Wang Xiaogang等[48]对不同微生物对茶叶发酵过程中咖啡碱及生物碱含量的研究发现,Tieghem ACCC30005、R. arrhizus Fisher3.2893和M. circinelloides van. Tieghem AS3.2484,能够提高发酵过程中咖啡碱的含量而酵母菌、C.albicans(Robin)Berkhout ACCC2100和C. famata(Saito)Lodder ACCC2052能够降低发酵过程中咖啡碱的含量。这与Pasha等[49]研究酵母菌能降低红茶发酵咖啡碱含量的结论相符。在黑曲霉发酵普洱茶过程中咖啡碱含量略有上

表 3 不同微生物对嘌呤类生物碱的影响

Table 3 Effects of different microorganisms on purine alkaloids

微生物名称对嘌呤碱的影响备注Pseudomonas sp. GSC1182对咖啡碱有降解作用,48 h内降解80%的咖啡碱含有蔗糖的培养基内,咖啡碱降解率达100%曲霉菌和青霉菌对咖啡碱有降解解作用25 ℃条件下降解率为100%,30 ℃仅为30%

Pseudomonas hutea可利用咖啡碱作为唯一碳源和氮源属于假单细胞属

乳酸菌、醋酸型乳酸菌绿茶废料发酵,咖啡碱含量无明显变化在添加乳酸菌的普洱茶渥堆发酵中,咖啡碱略有下降冠突散囊菌菌丝体产生期间,咖啡碱含量下降冠突散囊菌为茯砖茶渥堆过程优势菌群Tieghem ACCC30005、R. arrhizus Fisher3.2893、

M. circinelloides van. Tieghem AS3.2484提高茶叶发酵过程中咖啡碱含量菌种来自于中国菌种站,以绿茶和红茶为发酵原料

酵母菌、C. albicans(Robin) Berkhout ACCC 2100、

C. famata(Saito) Lodder ACCC2052对茶叶发酵过程中的咖啡碱有降低作用菌种来自于中国菌种站,以绿茶和红茶为发酵原料

曲霉属绿毛茶发酵中,可可碱、茶叶碱含量上升,咖啡碱含量下降茶叶碱上升波峰与咖啡碱降低波峰一致

聚多曲霉茶叶发酵中,咖啡碱下降至几乎为零,茶叶碱大幅度上升,发酵末期含量达2.814%聚多曲霉属于曲霉属,被折改梅等[9]认为普洱茶渥堆优势菌种之一

酵母菌降低红茶发酵过程中咖啡碱含量与Wang Xiaogang等[48]研究结果一致

烟曲霉对咖啡碱、可可碱含量影响不大属于曲霉属,在黑茶渥堆过程中检出机率较少

黑曲霉可显著降低咖啡碱含量黑曲霉为普洱茶渥堆优势菌种。黑曲霉对咖啡碱代谢存在不一致,柴洁[45]研究发现单菌种发酵过程中咖啡碱含量显著上升

顶头孢霉[38]普洱茶后发酵期间咖啡碱显著上升,增幅为60%~70%工业发酵菌株,在普洱茶渥堆期间检出

升,与Wang Xiaogang等[48]结果不一致。Nishino等[50]通过乳酸菌和醋酸型乳酸菌对湿润的绿茶废料发酵,发现咖啡碱含量没有明显变化。研究冠突散囊菌[51]对绿茶液发酵过程中的影响,在0~8 d的发酵液中咖啡碱含量保持稳定,随着菌丝体的产生,咖啡碱下降到11.97 mg/mL。

4 结语

目前,在普洱茶以及黑茶渥堆发酵与陈化过程中分离鉴定出超过71 株真菌,6 株放线菌和7类细菌。另外有5 类微生物被证实对咖啡碱有显著降解作用。这为研究微生物与咖啡碱等嘌呤碱的关系以及低咖啡碱茶叶的生产提供了丰富的菌种来源。在以晒青毛茶、绿茶、红茶等不同茶叶为基质的微生物发酵中,黑曲霉、酵母菌、顶头孢霉、聚多曲霉等真菌对茶叶中咖啡碱含量有显著影响。烟曲霉、乳酸菌、醋酸型乳酸菌、冠突散囊菌等微生物对咖啡碱、可可碱等嘌呤碱含量产生或多或少的影响。而茶叶微生物发酵过程中,咖啡碱、可可碱、茶叶碱等嘌呤碱的代谢途径尚不清晰;不同嘌呤碱之间的消长关系和内在联系值得进一步研究。

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茶叶中咖啡因的微波提取工艺

实验2 茶叶中咖啡因的微波提取工艺 一、实验目的 1.明确微波提取法提取原理; 2.学会用微波提取法提取茶叶中的咖啡因; 3.使用分光光度计,建立标准曲线,检测茶叶中咖啡因的含量。 二、实验原理 咖啡因是杂环化合物嘌呤的衍生物,它的化学名称为:1,3,7-三甲基-2,6-二氧嘌呤,其结构式如下: N N H N N N N N O O CH3 CH3 H3C 嘌呤咖啡因 含结晶水的咖啡因系无色针状结晶,味苦,能溶于水、乙醇、氯仿等。在100℃时即失去结晶水,并开始升华,120℃时升华相当显著,至178℃时升华很快。无水咖啡因的熔点为234.5℃。 从茶叶中提取咖啡因传统的方法有乙醇回流法和碳酸钠溶液煮沸法。但前者需在Soxhlet萃取器中回流约2.5h 以上, 周期较长、醇耗、能耗较大, 不利于工业化生产。后者虽只需煮沸20m in, 但煮沸后呈泥胶状, 过滤和萃取均很难, 致使收率很低。 微波是频率介于300 MHz和300 GHz之间的电磁波。微波提取的原理是微射线辐射于溶剂并透过细胞壁到达细胞内部,由于溶剂及细胞液吸收微波能,细胞内部温度升高,压力增大,当压力超过细胞壁的承受能力时,细胞壁破裂,位于细胞内部的有效成分从细胞中释放出来,传递转移到溶剂周围被溶剂溶解。微波具有穿透力强、选择性高、加热效率高等特点.微波作用于植物细胞壁,其热效应促使细胞壁破裂和细胞膜中的酶失去活性,细胞中多糖容易突破细胞壁和细胞膜而被提取出来,大大加快了反应提取速度、反应时间以分、秒计,有效地提高了多糖得率。微波提取法是强化固液提取过程颇具发展潜力的一项新型辅助提取技

术。 三、仪器与试剂 仪器:微波萃取仪;紫外-可见分光光度计;分析天平(1台);50 mL容量瓶(8个);100 mL 容量瓶(1个);1 mL 、2 mL 吸量管;50mL烧杯(10个); 100mL(3个); 布式漏斗;滤纸;抽滤瓶等。 试剂:无水乙醇;0.5 mg/mL咖啡因标准溶液等。 四、实验步骤: (一)、制作标准曲线 从无水乙醇为溶剂的咖啡因储备液( c = 500. 0μg/ mL) 中移取0. 50 ,1. 00 ,1. 50 ,2. 00 ,2. 50 ,3. 00 ,3. 50 mL于7 个50 mL 容量瓶中用50%的乙醇定容,得到浓度为5. 00 ,10. 00 ,15. 00 ,20. 00 ,25. 00 ,30. 00 ,35. 00μg/ mL 的系列标准溶液。在紫外分光光度计上测其最大吸收波长处的吸光度A ,得标准曲线。 (二)、咖啡因的提取 1.提取工艺流程 原料→粉碎→加入溶剂→微波处理→过滤→离心→粗提液→测定吸光度值2.提取工艺条件优化 (1).单因素实验 I.微波功率的筛选 微波功率的筛选称取5 g茶叶, 加入80 mL 50 %乙醇, 配制5 份相同混合液, 将混合液放置于微波提取仪中, 设定温度为90 ℃的条件, 改变功率(300 W、400 W、500 W)微波10 min, 测定不同微波功率下提取液的吸光度值A. II.微波时间的筛选 称取5 g 茶叶, 加入80mL50 %乙醇, 配制5 份相同混合液,将混合液放置于微波提取仪中, 在设定温度为90 ℃,微波功率为500 W的条件下,微波加热不同的时间(13 min、14 min、15 min) ,测定不同微波时间条件下提取液的吸光度A. III.微波温度的筛选 称取5 g茶叶,加入80 mL 50 %乙醇,配制6 份相同混合液,将混合液放

从茶叶中提取茶多酚及咖啡碱的实验方案

从茶叶中提取茶多酚及咖啡碱实验设计 一、茶多酚相关 从百度百科○1中,我了解到: 学名:Camellia sinensis 简称:GTP 别名:茶鞣质、茶单宁 物理性状: 1 外观:白色晶体。2 易溶于水及有机溶液,味苦涩。 稳定性:在 PH4-8 稳定。遇强碱、强酸、光照、高热及过渡金属易变质。最高耐热温度在1个半小时内,可达250℃左右,在三价铁离子下易分解。 安全性评价:无毒 定义:是茶叶中儿茶素类、丙酮类、酚酸类和花色素类化合物的总称。 成分:是一种稠环芳香烃,可分为黄烷醇类、羟基-[4]-黄烷醇类、花色苷类、黄酮类、黄酮醇类和酚酸类等。其中以儿茶素最为重要,约占多酚类总量的60%-80%;儿茶素类主要由EGC、DLC、EC、EGCG、GCG、ECG等几种单体组成。茶多酚在茶叶中的含量一般在20—35%。在茶多酚中各组成份中以黄烷醇类为主,黄烷醇类又以儿茶素类物质为主。儿茶素类物质的含量约占茶多酚总量的70%左右。 理化性质 1、物理性质 茶多酚在常温下呈浅黄或浅绿色粉末,易溶于温水(40℃一80℃)和含水乙醇中;稳定性极强,在PH值4—8、250℃左右的环境中,1.5个小时内均能保持稳定,在三价铁离子下易分解。1989年被中国食品添加剂协会列入GB2760-89食品添加剂使用标准,1997年列为中成药原料。 2、化学性质 茶多酚是从茶叶中提取的全天然抗氧化食品,具有抗氧化能力强,无毒副作用,无异味等特点。 茶多酚是指茶叶中一大类组成复杂、分子量及其结构差异很大的多酚类及其衍生物混合物,主要由儿茶素、黄酮醇、花色素、酚酸及其缩酚酸等组成的有机化合物,以儿茶素为主的黄烷醇类化合物占茶多酚总量的60%一80%,其中含量最高的几种组分为L—EGCG(50%-60%)、L—EGC(15%-20%)、L—ECG(10%-15%)和L—EC(5%-10%)。 药理作用○2 1.具有很强的消除有害自由基的作用。 2.抗衰老作用。 3.抗辐射作用。 4.对癌细胞的抑制作用。

微生物课后答案

绪论 3微生物是如何分类的? 答为了识别和研究微生物,将各种微生物按其客观存在的生物属性(如个体形态及大小、染色反应、菌落特征、细胞结构,生理生化反应、与氧的关系、血清学反应等)及谈们的亲缘关系,有次序的分门别类排列成一个系统,从小到大按域、界、门、纲、目、科、属、种等分类。 6微生物有哪些特点? 答、①个体极小:微生物的个体极小,有几纳米到几微米,,要通过光学显微镜才能看见,病毒小于0.2微米,在光学显微镜可视范围外,还需要通过电子显微镜才可看见。②分布广,种类繁多环境的多样性如极端高温、高盐度和极端pH造就了微生物的种类繁多和数量庞大。③繁殖快大多数微生物以裂殖的方式繁殖后代,在适宜的环境条件下,十几分钟至二十分钟就可繁殖一代。在物种竞争上取得优势,这是生存竞争的保证。④易变异多数微生物为单细胞,结构简单,整个细胞直接与环境接触,易受外界环境因素影响,引起遗传物质DNA的改变而发生变异。或者变异为优良菌种,或使菌种退化。 第一章 1病毒是一类怎样的微生物?他有什么特点? 答病毒是没有细胞结构,专性寄生在活的敏感素主体内的超微笑微生物。它们只具有简单的独特结构,可通过细菌过滤器。特点:个体小、

没有合成蛋白质结构----核糖体、也没有合成细胞物质和繁殖所必需的酶系统,不具有独立代谢能力,必须专性寄生在活的敏感细胞内依靠宿主细胞和成病毒的化学组成和繁殖新个体。 3病毒具有怎样的化学组成和结构? 答、病毒的化学组成由蛋白质和核酸,个体大的病毒还含有脂质和多糖。病毒没有细胞机构,确有其自身特有的结构。整个病毒体分两部分:蛋白质衣壳和核酸内芯,两者够成核衣壳。完整具有感染力的病毒体叫病毒粒子。病毒粒子有两种一种不具被膜(囊膜)的裸漏病毒粒子,另一种是在核衣壳外面有被膜包围所构成的病毒粒子。 4叙述大肠杆菌T系噬菌体的繁殖过程。 答、吸附、侵入、复制与聚集、释放。吸附:大肠杆菌T系噬菌体以及它的尾部末端吸附到敏感细胞表面上某一特定的化学成分。侵入:噬菌体的尾部借着尾丝的帮助固着在敏感细胞的细胞壁上,尾部的酶水解细胞壁的肽聚糖形成小孔,尾鞘消耗ATP获得能量而收、、、、、、、、、、、、P18 5什么叫毒性噬菌体?什么叫温和噬菌体? 答、噬菌体有毒性噬菌体和温和噬菌体两种类型,侵入宿主细胞后,随即引起宿主细胞裂解的噬菌体称作毒性噬菌体。维恩和噬菌体则是:当他侵入宿主细胞后,其核酸附着并整合在宿主染色体上,和宿主的核酸同步复制,宿主细胞不裂解而继续生长,这种不引起宿主细胞裂解的噬菌体称作温和噬菌体。 6什么叫溶原细胞(菌)?什么叫原噬菌体?

第五章-微生物代谢试题

第五章微生物代谢试题 一.选择题: https://www.360docs.net/doc/6a11695340.html,ctobacillus是靠__________ 产能 A. 发酵 B. 呼吸 C. 光合作用 答:( ) 50781.50781.Anabaena是靠__________ 产能. A. 光合作用 B. 发酵 C. 呼吸 答:( ) 50782.50782.________是合成核酸的主体物。 A. 5----D 核糖 B. 5----D 木酮糖 C. 5----D 甘油醛 答:( ) 50783.50783.ATP 含有: A. 一个高能磷酸键 B. 二个高能磷酸键 C. 三个高能磷酸键 答:( ) 50784.50784.自然界中的大多数微生物是靠_________ 产能。 A. 发酵 B. 呼吸 C. 光合磷酸化 答:( ) 50785.50785.酶是一种__________ 的蛋白质 A. 多功能 B. 有催化活性 C. 结构复杂 答:( ) 50786.50786.在原核微生物细胞中单糖主要靠__________ 途径降解生成丙酮酸。 A. EMP B. HMP C. ED 答:( ) 50787.50787.参与脂肪酸生物合成的高能化合物是__________。 A.乙酰CoA B. GTP C. UTP 答:( ) 50788.50788.Pseudomonas是靠__________ 产能。 A. 光合磷酸化 B. 发酵 C. 呼吸 答:( ) 50789.50789.在下列微生物中__________ 能进行产氧的光合作用。 A. 链霉菌 B. 蓝细菌 C. 紫硫细菌 答: ( ) 50790.50790.合成环式氨基酸所需的赤藓糖来自__________。

茶叶中有效成分的提取

实验二十茶叶中有效成分的提取 一、实验目的 1.通过茶叶和咖啡中有效成分的提取了解固、液相分离方法; 2.掌握吸滤、萃取、分液、升华等实验操作。 二、实验原理 咖啡因( caffeinum )化学式为C8H10N402 - H20(1,3,7-三甲基-2,6-氧嘌呤),是具有绢丝光泽的一种白色针状晶体。其结构式为 100℃时晶体失去结晶水后开始升华,120℃时升华显著,至178℃时升华很快。无结晶水物的熔点为235℃,能溶于水(2%)、乙醇(2%)、苯(1%)、氯仿(12.5%)等。 由于其在氯仿中溶解度较大,可通过萃取茶叶的水浸渍液提取咖啡因。根据其易升华的性质,可用升华法进一步提纯咖啡因。 茶多酚是由30种以上的酚类物质组成的混合物。其中儿茶素(又名儿茶酚)含量最高,在茶多酚总量中占60%—80%。其结构式为 茶多酚在乙酸乙酯中溶解度较大,并且能与重金属作用产生沉淀,故可用沉淀、萃取等方法来提取茶多酚。也可用此方法从细、粗咖啡中提纯咖啡因作为对照实验。 三、实验用品

仪器和材料烧杯(50、100、200mL)、50rnL量筒、150mL分液漏斗、布氏漏斗、吸滤瓶、酒精灯、点滴板,真空泵(或水流吸气泵)、托盘天平、剪刀、铁架台、滤 纸。 药品饱和石灰水、5%氢氧化钠溶液、氨水、2mol.L-1硫酸、盐酸、氯仿、乙酸乙酯,茶叶(当年新茶,隔年陈茶)、咖啡(粗,细)、氢氧化钙固体、氯酸钾固体,酸性碘一碘化钾试剂。 四、实验内容及操作 1.方法I-热水浸渍法 (1)称取5.0g茶叶,剪碎,浸渍于盛有200mL蒸馏水的烧杯中; (2)加热煮沸约半小时; (3)过滤; (4)用30mL氯仿分三次(15、8、7mL)萃取滤液,合并氯仿相,先用5%氢氧化钠溶液,再用适量水洗涤; (5)挥发掉有机溶剂[4],得粗咖啡因; (6)用30mL乙酸乙酯分三次(15、8、7mL)萃取氯仿萃取过的水相; (7)用适量水洗涤萃取液; (8)挥发有机溶剂,即得茶多酚。 2.方法Ⅱ——碱液浸渍法 (1)称取茶叶5.Og,用剪刀剪碎; (2)将茶叶放人盛有200mL饱和石灰水的烧杯中; (3)再向烧杯中投入2,Og氢氧化钙固体; (4)煮沸30min后过滤; (5)将过滤所得清液用30mL氯仿分三次萃取(15、8、7mL); (6)合并有机相,先用5%氢氧化钠溶液洗涤,再用适量水洗涤; (7)将洗涤后的氯仿相挥发溶剂[41可得粗咖啡因; (8)将过滤所得固相用硫酸溶液(2mol.L-1)100mL转溶,搅拌10min以上; (9)过滤,固相弃去;

从茶叶中提取咖啡因实验注意事项及问题解答

实验三从茶叶中提取咖啡因 茶叶中提取咖啡因实验装置的改进《实验室研究与探索》2009年05期 吕守茂祝巨俞远志章小峰 【摘要】:针对茶叶中提取咖啡因实验中实验装置的设计不尽合理等问题,提出了改进办法。解决了实验中成败的关键步骤——升华温度的控制问题,提高了茶叶中咖啡因的收率,保证了产品纯度。用恒压漏斗代替Soxhlet提取器,无水乙醇作溶剂,萃取时间为1.5 h,10 g 红茶中咖啡因的最高收率可达160 mg。 从茶叶中提取咖啡因的实验改进《中国校外教育》2010年S1期 段静雨马千里李岩王健慧汤道权 【摘要】:针对咖啡因提取过程中产率较低的问题,从实验时间、咖啡因收得率、实验适用性等多个因素考察,对茶叶中提取咖啡因的实验进行改进。改进后咖啡因的单位时间产率大大提高,4h内从30g绿茶中提取咖啡因的量稳定在240mg以上 实验原理 茶叶中有鞣酸11~12%、色素0.6%、蛋白质27%、生物碱1~5%其余是纤维素。咖啡碱(1-5%)溶于水、乙醇、乙醚、氯仿等,生物碱可可豆碱(0.05%)难溶于冷水和乙醇。(碱性)茶碱(极少)微溶于冷水,易溶于氯仿。?鞣酸:酸性,用生石灰除去。?色素:不升华?纤维素:不溶于乙醇。?蛋白质:加热变性。咖啡因是弱碱性化合物,易溶于氯仿(12.5 %)、水(2 %)及乙醇(2 %)、热苯(5 %)等。单宁酸易溶于水和乙醇,不溶于苯。咖啡因为嘌呤的衍生物,化学名为1,3,7-三甲基-2,6-二氧嘌呤,其结构式如下: 咖啡因在月80倍的水中溶解,在热水中易溶,水、乙醇中微溶,而难溶于醚中。 本实验从茶叶中包含的各种成分(色素、香料等)中分离出咖啡因。一般是用适量

微生物代谢工程答案整理样本

1.微生物代谢工程定义、研究内容和研究手段。 定义: 经过某些特定生化反应的修饰来定向改进细胞的特性功能, 运用重组DNA技术来创造新的化合物。 研究内容: 生物合成相关代谢调控和代谢网络理论; 代谢流的定量分析; 代谢网络的重新设计; 中心代谢作用机理及相关代谢分析; 基因操作。 研究手段: 代谢工程综合了基因工程、微生物学、生化工程等领域的最新成果。因此, 在研究方法和技术方面主要有下列三大常见手段: (1)检测技术: 常规的化学和生物化学检测手段都可用于代谢工程的研究, 如物料平衡、同位素标记示踪法、酶促反应动力学分析法、光谱学法、生物传感器技术。 (2)分析技术: 采用化学计量学、分子反应动力学和化学工程学的研究方法并结计算机技术, 阐明细胞代谢网络的动态特征与控制机理, 如稳态法、扰动法、组合法和代谢网络优化等。 (3) 基因操作技术: 在代谢工程中, 代谢网络的操作实质上能够归结为基因水平上的操作: 涉及几乎所有的分子生物学和分子遗传学实验技术, 如基因和基因簇的克隆、表示、调控, DNA 的杂交检测与序列分析, 外源DNA 的转化, 基因的体内同源重组与敲除, 整合型重组DNA 在细胞内的稳定维持等。 2. 2.代谢改造思路和代谢设计原理。 代谢改造思路: 根据微生物的不同代谢特性, 常采用改变代谢流、扩展代谢途径和构建新的代谢途径三种方法。 (1)改变代谢途径的方法: 加速限速反应, 增加限速酶的表示量, 来提高产

物产率。改变分支代谢途径流向, 提高代谢分支点某一分支代谢途径酶活力, 使其在与其它的分支代谢途径的竞争中占据优势, 从而提高目的代谢产物的产量。 (2)扩展代谢途径的方法: 在宿主菌中克隆和表示特定外源基因, 从而延伸代谢途径, 以生产新的代谢产物和提高产率。扩展代谢途径还可使宿主菌能够利用自身的酶或酶系消耗原来不消耗的底物。 (3)转移或构建新的代谢途径: 经过转移代谢途径、构建新的代谢途径等方法来实现。 代谢设计原理: 现存代谢途径中改变增加目的产物代谢流: 增加限速酶编码基因的拷贝数; 强化关键基因的表示系统; 提高目标途径激活因子的合成速率; 灭活目标途径抑制因子的编码基因; 阻断与目标途径相竟争的代谢途径; 改变分支代谢途径流向; 构建代谢旁路; 改变能量代谢途径; 在现存途径中改变物流的性质: 利用酶对前体库分子结构的宽容性; 经过修饰酶分子以拓展底物识别范围; 在现存途径基础上扩展代谢途径: 在宿主菌中克隆、表示特定外源基因能够延伸代谢途径, 从而生产新的代谢产物、提高产率。 3. 微生物的基因操作技术有哪些? ( 举两例说明) 微生物的基因操作技术有: 核酸的凝胶电泳、核酸的分子杂交技术、DNA序列分析、基因的定点诱变、细菌的转化、利用DNA与蛋白质的相互作用进行核酸研究、PCR技术等。 基因定点突变(site-directed mutagenesis): 经过改变基因特定位点核苷酸序列来改变所编码的氨基酸序列, 用于研究氨基酸残基对蛋白质的结构、催

微生物第五章34页word

高中生物竞赛 辅导讲义 第五章微生物的营养和培养基 营养(或营养作用,nutrition)是指生物体从外部环境摄取其生命活动所必需的能量和物质,以满足其生长和繁殖需要的一种生理功能。所以,营养为一切生命活动提供了必需的物质基础,它是一切生命活动的起点。有了营养,才可以进一步进行代谢、生长和繁殖,并可能为人们提供种种有益的代谢产物。 营养物(或营养,nutrient)则指具有营养功能的物质,在微生物学中,常常还包括光能这种非物质形式的能源在内。微生物的营养物可为它们正常生命活动提供结构物质、能量、代谢调节物质和良好的生理环境。 熟悉微生物的营养知识,是研究和利用微生物的必要基础,有了营养理论,就能更自觉和有目的地选用或设计符合微生物生理要求或有利于生产实践应用的培养基。 第一节微生物的六种营养要素 微生物的培养基配方犹如人们的菜谱,新的种类是层出不穷的。仅据1930年M.Levine等人在《培养基汇编》(ACompilationofCultureMedia)一书中收集的资料,就已达2500种。直至今天,其数目至少也有数万种。作为一个微生物学工作者,一定要在这浩如烟海的培养基配方中去寻找其中的要素亦即内在的本质,才能掌握微生物的营养规律。这正像人们努力探索宇宙的要素、物质的要素和色彩的要素等那样重要。

现在知道,不论从元素水平还是从营养要素的水平来看,微生物的营养与摄食型的动物(包括人类)和光合自养型的植物非常相似,它们之间存在着“营养上的统一性”(表5-1)。具体地说,微生物有六种营养要素,即碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。 一、碳源 凡能提供微生物营养所需的碳元素(碳架)的营养源,称为碳源(carbonsource)。如把微生物作为一个整体来看,其可利用的碳源范围即碳源谱是极广的,这可从表5-2中看到。 从碳源谱的大类来看,有有机碳源与无机碳源两大类,凡必须利用有机碳源的微生物,就是为数众多的异养微生物,凡能利用无机碳源的微生物,则是自养微生物(见本章第二节)。表5-2中已把碳源在元素水平上归为七种类型,其中第五类的“C”是假设的,至少目前还未发现单纯的碳元素也可作为微生物的碳源。从另外六类来看,说明微生物能利用的碳源类型大大超过了动物界或植物界所能利用的碳化合物。因而有人认为,任何高明的有机化学家,只要他将其新合成的产品投放到自然界,在那里早就有相应的能破坏、利用它的微生物在等待着了。据报道,至今人类已发现的有机物已超过700万种,由此可见,微生物的碳源谱该是多么广! 微生物的碳源谱虽然很广,但对异养微生物来说,其最适碳源则是“C ?H?D”型。其中,糖类是最广泛利用的碳源,其次是醇类、有机酸类和脂类等。在糖类中,单糖胜于双糖和多糖,已糖胜于戊糖,葡萄糖、果糖胜于甘露糖、半乳糖;在多糖中,淀粉明显地优于纤维素或几丁质等纯多糖,纯多糖则优于琼脂等杂多糖和其他聚合物(如木质素)。

实验十三从茶叶中提取咖啡因

实验十从茶叶中提取咖啡因 一、实验目的 1. 初步了解和掌握从茶叶中提取咖啡因的原理及方法; 2. 掌握Soxhlet提取器的使用原理及其使用的方法; 3. 巩固回流、蒸馏的操作,学习升华法提纯物质的操作。 二、实验原理 1. 咖啡因:1,3,7—三甲基—2,6—二氧嘌呤,是具有绢丝光泽的无色针状结晶,含一个结晶水,在100℃时失去结晶水开始升华,120℃升华显著,178℃升华完全,是弱碱性物质,易溶于热水、乙醇、氯仿等。 茶叶中的主要生物碱为——咖啡因、茶碱、可可豆碱。茶叶中的生物碱对人体有一定程度的药理功能。咖啡因具有刺激心脏、兴奋大脑神经和利尿作用,主演用作中枢神经兴奋药,大量存在于烟叶及咖啡豆中。茶碱和可可豆碱也有兴奋神经中枢、强心的作用,这就是人们说喝茶、喝咖啡及吸烟“提神”的原因。过度使用咖啡隐晦增加药性和产生轻度上隐。有些研究者人为咖啡因与DNA、RNA中的腺嘌呤和鸟嘌呤具有相似的结构,因此它可取代DNA 中的嘌呤碱,引起基因突变,对生理有危害作用。 2.Soxhlet提取器的工作原理:利用溶剂回流与虹吸原理,使固体物质每次都能被纯的溶剂所萃取,提高萃取效率。 蒸发--冷凝--萃取 循环 3.升华:某些物质在固态时具有相当高的蒸气压,当加热时,物质从固态不经过液态而直接转变为蒸气,蒸气受冷又直接冷凝成固体,这个过程叫升华。 三、实验仪器与试剂 仪器:Soxhlet提取器平底烧瓶(200 mL 1个);冷凝管(直形、球形各1支);温度计套管(1个);短径漏斗(1个);蒸馏头(1个);接引管(1个);水银温度计(150℃1支);蒸发皿。 试剂:茶叶末10g;95%乙醇100 mL ;酸性碘—碘化钾试剂;KCIO30 .1g; 4g生石灰粉 四、实验操作 1. 仪器安装:按教材p103图3.31-(4)安装Soxhlet提取装置和p13图1.-(1)蒸馏装置,

《微生物》习题附答案

一.名词解释 1.巴氏消毒法: 2.致死温度: 3.同步生长: 4.生长限制因子 5.次生代谢物 6.温和噬菌体: 7.致死时间: 8.灭菌: 9.消毒与灭菌: 10.disinfection 消毒continuous culture 连续培养 11.纯培养: 二.填空 1.混菌法平板计数,在10-2稀释度的平板中平均有32个细菌菌落,每毫升原始牛奶中有个__________细菌. 2.__________是在10分钟内将悬液中的所有微生物都杀死的最低温度。 3.__________ 酶能消除超氧化物自由基的毒害。 4.厌氧菌可生长在__________的培养基中 5根据细菌的生长曲线可将细菌的生长分为__________,__________, _________和__________ 四个时期,作为研究材料应取__________时期细菌最合适。 6.氢离子浓度(pH)可影响到细胞质膜电荷和养料吸收,大多数细菌的最适生长pH值为__________ 。 7书写莫诺(Monod)经验公式:__________,其含义是表示______________ . 8巴氏消毒采取的条件为:___________。 9高压蒸汽灭菌采取的条件为:_____________________。 10设一种细菌在接种时的细胞浓度为100个/ml,经400min的培养,细胞浓度增至10亿个/ml,则该菌在该段时间内的G为__________ ;R为__________ ;n为__________ 。(注:1/lg2=3.322,整个培养过程都处于对数期) 11好氧的微生物需要较____________(高、低)的氧化还原电位。厌氧的微生物需要较_____________(高、低)的氧化还原电位。 12烘箱热空气灭菌法的操作条件是控制温度在__________ ,维持时间为__________ 。

从茶叶中提取咖啡因 有机化学实验报告

有机化学实验报告 实验名称:从茶叶中提取咖啡因 学院:化工学院 专业:化学工程与工艺 班级: 姓名:学号 指导教师:房江华、李颖 日期:

一、实验目的: 1、学习从茶叶中提取咖啡因的原理和方法; 2、学习索氏提取器连续抽提方法,升华操作。 二、实验原理: 从茶叶中提取咖啡因,是用适当的溶剂(乙醇、氯仿、苯等)在索氏提取器中连续抽取,浓缩即得粗咖啡因。进一步可利用升华法提纯。咖啡因易溶于乙醇而且易升华。三、主要试剂及物理性质: 咖啡因属于杂环化合物嘌呤的衍生物。测定表明,茶叶中含咖啡因约1%~5%,还含有单宁酸,色素、纤维素、蛋白质等。含结晶水的咖啡因为白色针状结晶粉末。能溶于水、乙醇、丙酮、氯仿等,微溶于石油醚。在100℃时失去结晶水,开始升华,178℃以上升华加快。无水咖啡因的熔点为234.5℃。咖啡因具有刺激心脏、兴奋大脑神经和利尿作用,因此可用作中枢神经兴奋剂。 四、实验试剂及仪器:

五、仪器装置: 六、实验步骤及现象:

七、数据处理与实验结果:

产率=(m0/m)×100% 八、注意事项: ①索氏提取器防止堵塞; ②蒸发加热时不断搅拌,以防溅出; ③蒸馏时,烧瓶内的液体最好不要蒸干,否则不易倒出; ④蒸馏时,要注意火不能太大,否则,烧瓶内的溶液易暴沸出来; ⑤在整个升华过程中,要严格控制加热温度;若温度太高,将导致被烘物的滤纸炭化,一些有色物质也会被带出来,使产品发黄,影响产品的质量。 ⑥在虹吸时,水浴锅内的水应尽可能使水浸没平底烧瓶内的溶液,使反应速度加快。 ⑦称量产品时,由于产品质量较少,要用分析天平来称量。 ⑧蒸馏后,蒸出的乙醇要回收,产品也要回收。 ⑨蒸馏时,还要注意加入沸石。 九、实验讨论及误差分析: 本次试验,实验产率很低。 ①在进行虹吸时,水浴锅内水太少,虹吸速度慢,且要不断加水,未达到所要求的虹吸次数,茶叶水颜色就很浅了,而下层颜色比较重,有点堵塞,造成产品质量比较低。 ②在蒸馏过程中,由于液体较多,又没有控制好温度,加上沸石质量不太好,出现小程度暴沸,使液体进入锥形瓶中; ③在把加氧化钙的产品蒸成干粉时,如果占到蒸发皿上的黄绿色固体不完全搞下来,也会使产率偏低。

微生物代谢工程

微生物代谢工程 1.代谢控制发酵 代谢控制发酵就是利用遗传学的方法或生物化学方法,人为地在DNA分子水平上改变和控制微生物的代谢,使得目的产物大量的生成、积累的发酵。 代谢控制发酵的核心:解除微生物代谢控制机制,打破微生物正常的代谢调节,人为地控制微生物的代谢。 2.微生物代谢工程定义、研究内容和研究手段 定义:应用重组DNA技术和应用分析生物学相关的遗传学手段进行有精确目标的遗传操作,改变酶的功能或输送体系的功能,甚至产能系统的功能,以改进细胞某些方面的代谢活性的整套操作工作(包括代谢分析、代谢设计、遗传操作、目的代谢活性的实现)。简而言之,代谢工程是生物化学反应代谢网络有目的的修饰。 研究内容: (1)代谢流的定量和定向 (2)细胞对底物的吸收和产品的释放模型及分析 (3)研究胞内代谢物浓度的反应工程方法 (4)用13C标记实验进行胞内稳态流分析 研究手段 (1)采用遗传学手段的遗传操作 ①基因工程技术的应用。②常规诱变技术的应用。 (2)生物合成途径的代谢调控 ①生物合成中间产物的定量生物测定。②共合成法在生物合成中的应用。③酶的诱导合成和分解代谢产物阻遏。④无机磷对生物合成的调节。 (3)研究生物合成机制的常用方法 ①刺激实验法。②同位素示踪法。③洗涤菌丝悬浮法。④无细胞抽提法。⑤遗传特性诱变法。 3. 工业发酵的五字策略(图示加文字说明) ①进,在育种和发酵控制方面都要促进细胞对碳源营养物质的吸收; ②通,在育种方面解除对某些酶的反馈调节,在发酵控制方面,诱导这些酶的合成或激活这些酶,从而使来自各代谢物流(除碳架物流外海包括其他支持生物合成的物流)能够畅通的注入载流途径,汇入代谢主流,流向目的产物,特别是当发酵进入目的产物合成阶段后,必需确保载流路径通畅,代谢主流优势明显 ③节,采用育种或发酵控制手段,节制与目的产物的形成无关或关系不大的代谢支流,使碳架物质相对集中地流向目的产物。这里所谓的“节制”是指封闭或削弱以目的产物合成途径的起始底物或以中间产物为起始底物的分支途径; ④堵,采用育种或发酵手段消除或削弱目的产物进一步代谢的途径,包括目的产物参与的分解代谢和合成代谢,为了消除或削弱目的产物的进一步分解代谢,就必须降解目的产物进一步代谢的酶活力或酶量,甚至使这些酶不再合成或不起作用; ⑤出,促进目的产物向胞外空间分泌。在育种和发酵控制发面可通过调节细胞对目的产物的通透性,增加输送目的产物的载体蛋白的量,为目的产物输送代谢能的方法,使目的产物尽快转移出细胞。 4. 酶的阻遏机制,以大肠杆菌色氨酸或组氨酸操纵子为例来说明(图示加文字说明) 终端产物对其自身合成途径的酶的合成的反馈阻遏和弱化的机制反馈阻遏:

2020年(生物科技行业)第五章微生物的代谢

(生物科技行业)第五章微 生物的代谢

第五章微生物的代谢 一、代谢的概念 1、代谢是细胞内发生的所有化学反应的总称,包括分解代谢和合成代谢,分解代谢产生能量,合成代谢消耗能量。 2、生物氧化:生物体内发生的壹切氧化仍原反应。在生物氧化过程中释放的能量可被微生物直接利用,也可通过能量转换储存在高能化合物(如ATP)中,以便逐步被利用,仍有部分能量以热的形式被释放到环境中。生物氧化的功能为:产能(ATP)、产仍原力[H]和产小分子中间代谢物。 3、异养微生物利用有机物,自养微生物则利用无机物,通过生物氧化来进行产能代谢。 二、异养微生物产能代谢 发酵 生物氧化有氧呼吸 呼吸无氧呼吸 1、发酵:有机物氧化释放的电子直接交给本身未完全氧化的某种中间产物,同时释放能量且产生各种不同的代谢产物。 发酵过程中有机化合物只是部分地被氧化,因此,只释放出壹小部分的能量。发酵过程的氧化是和有机物的仍原相偶联。被仍原的有机物来自于初始发酵的分解代谢,即不需要外界提供电子受体。 发酵的种类有很多,可发酵的底物有碳水化合物、有机酸、氨基酸等,其中以微生物发酵葡萄糖最为重要。生物体内葡萄糖被降解成丙酮酸的过程称为糖酵解(glycolysis)。糖酵解是发酵的基础,主要有四种途径:EMP途径、HMP途径、ED途径、磷酸解酮酶途径。主要发酵类型

(1)酵母菌乙醇发酵的三种类型 壹型发酵: GlucosePyrAlcohol 二型发酵:当环境中存在NaHSO4,和乙醛结合,而不能受氢,不能形成乙醇。 磷酸二羟丙酮a-磷酸甘油甘油 三型发酵:在碱性条件下,乙醛发生歧化反应 产物:乙醇、乙酸和甘油。 (2)乳酸发酵 同型乳酸发酵(EMP途径): 葡萄糖丙酮酸乳酸 异型乳酸发酵(PK或HK途径,肠膜状明串珠菌) 葡萄糖乳酸+乙酸或乙醇(HK途径) 戊糖乳酸+乙酸(PK途径) 俩歧双歧途径(PK+HK途径,俩歧双歧途杆菌) 葡萄糖乳酸+乙酸(Hk和PK途径) (3)氨基酸发酵产能(Stickland反应) 在少数厌氧梭菌如Clostridiumsporogenes,能利用壹些氨基酸同时当作碳源、氮源和能源,其机制是通过部分氨基酸的氧化和另壹些氨基酸的仍原向偶联,这种以壹种氨基酸做氢供体和以另壹种氨基酸做氢受体而发生的产能的独特发酵类型,称为Stickland反应。作为氢供体的氨基酸:Ala;Leu,Ile,Val,Phe,Ser,His,trp 作为氢受体的氨基酸:Gly,Pro,Ori,OH-Pro,Arg,trp.

实验十四 从茶叶中提取咖啡碱

实验十四 从茶叶中提取咖啡碱 生物碱(Alkaloids )是存在于生物体(主要为植物体)中的一类含氮的碱性有机化合物,大多数有复杂的环状结构,有显著的生物活性,是中草药的有效成分之一。如黄连中的小蘗碱(黄连素)、麻黄中的麻黄碱、萝芙术中的利血平、喜树中的喜树碱、长春花中的长春新碱等。植物中的生物碱常以盐(能溶解于水或醇)的状态或以游离碱(能溶于有机溶剂)的状态存在。各种生物碱的结构不同,性质各异,提取分离方法也不尽相同,常用的有冷浸、渗漉、超声波、微波、索氏提取、热回流提取等。为了使提取更完全,也常常对上述方法进行组合如冷浸-渗漉,冷浸-超声波,冷浸-索氏提取,冷浸-热回流提取,因冷浸、冷浸-超声波提取操作简便,故使用较多,必要时,应对上述方法作比较,以优选出最佳提取方法。 茶叶中含有多种生物碱。咖啡碱又名咖啡因(Caffeine ),化学名称是1, 3, 7-三甲基-2, 6-二氧嘌呤,是茶叶中主要的生物碱,约含1~5%,此外还含有少量茶碱、可可碱、茶多酚、有机酸、蛋白质、色素和纤维素等成分。咖啡因弱碱性,具有刺激心脏、兴奋大脑神经和利尿作用,可作为中枢神经兴奋药,它也是复方阿司匹林等药物的组分之一。 N N N N O O 3CH 3H 3C N N N N O O 3CH 3H N N N O O CH 3H H 3C 咖啡因 可可碱 茶碱 含结晶水的咖啡因(C 8H 10O 2N 4)为无色针状结晶,味苦,具有弱碱性,能溶于冷水和乙醇,易溶于热水、氯仿等。提取茶叶中的咖啡因,可以用乙醇为溶剂,在Soxhlet 提取器中连续抽提,然后蒸出溶剂;也可将茶叶与水一起充分煮沸后,再将茶汁浓缩,即得粗咖啡因。粗咖啡因中还含有其它一些生物碱和杂质(如丹宁酸)等,可利用升华法进一步提纯。 升华是将具有较高蒸气压的固体物质,在加热到熔点以下,不经过熔融状态就直接变成蒸气,蒸气变冷后,又直接变为固体的过程。升华是精制某些固体化合物的方法之一。能用升华方法精制的物质,必须满足以下条件:(1) 被精制的固体要有较高的蒸气压,在不太高的温度下应具有高于67 kPa(20 mmHg)蒸气压;(2) 杂质的蒸气压应与被纯化的固体化合物的蒸气压之间有显著的差异。 升华方法制得的产品通常纯度较高,但损失也较大。含结晶水的咖啡因加热至100 ℃时失去结晶水,开始升华,120 ℃时显著升华,至l76 ℃时迅速升华。无水咖啡因的熔点为235 ℃。 一、 目的要求 1. 熟悉从植物中提取生物碱的一般原理和方法; 2. 掌握Soxhlet 提取器的使用; 3. 学习用升华法或溶剂萃取法提纯有机化合物的操作。 二、 主要用品 茶叶5 g ,95%乙醇,生石灰粉 三、 实验部分 1. 咖啡因的提取 用滤纸做一比Soxhlet 提取器提取筒内径稍小的圆柱状纸筒(1),装入5 g 研细的茶叶并折叠封住开口端,放入提取筒中。安装Soxhlet 提取装置(2)(图 6-7),在烧瓶中加入50 mL 95%乙醇,置于电加热套上加热回流,连续提取1~1.5 h 。当提取液颜色很淡时即可停止提取,待冷凝液刚刚虹吸下去时,立即停止加热,冷却。改成普通蒸馏装置,回收提取液中大部分乙醇。把残液倒入蒸发皿中,在蒸气浴上浓缩至残液约10 mL 左右(3),拌入3 g 生石灰(CaO )粉(4)使成糊状。继续小火加热至干,期间要不断搅拌捣碎块状物,小心焙炒(防止过热使咖啡因升华),除尽水分(5)。冷却后擦去沾在蒸发皿边沿的粉末,以免升华时污染产品。 在上述蒸发皿上盖上一张刺有许多小孔的圆滤纸,在上面罩上干燥的玻璃漏斗(漏斗颈部塞少许脱脂棉,以减少咖啡因蒸气逸出),如图 6-8所示。在电热套上小心加热使咖啡因升华(6)。当漏斗内出现白色烟雾,滤纸上出现白色毛状结晶时,停止加热,冷却,用小匙收集滤纸上及漏斗内壁的咖啡因。残渣经搅拌后用较高温度再加热片刻,使升华完全,合并两次收集的咖啡因。得咖啡因约50 mg 。 纯净无水咖啡因熔点为234.5 ℃。

微生物代谢工程

生工学院 课程编号:020101 课程名称:分子生物学(Molecular Biology) 总学时:41 学分:2.0 主讲教师:王正祥(教授) 主要内容:前言、分子生物学方法、转录和转录后加工、翻译、DNA复制重组和转座、基因组、实验。通过学习掌握分子生物学的基本知识,了解分子生物学的最新进展,掌握分子生物学中常用专业英文词汇,基本掌握分子生物学研究中的核心技术。 课程编号:020102 课程名称:基因操作实验技术(Laboratory Techniques for Gene Manipulation) 总学时:56 学分:2.0 主讲教师:王正祥(教授) 主要内容: 课程编号:020201 课程名称:工业微生物资源(Sources and Application of Industrial Microorganisms) 总学时:46 学分:2.0 主讲教师:诸葛健(教授) 主要内容: 工业微生物资源、目的菌株筛选、模拟放大、工业微生物的初步鉴定与保藏、专利保护。通过学习,可以帮助同学掌握工业微生物资源的获得方法和应用工业微生物生产的技术;为学位研究课题奠定应用工业微生物的技术基础。 课程编号:020202 课程名称:工业微生物育种学(Genentic Improvement of Industrial Microorganisms) 总学时:46 学分:2.0 主讲教师:诸葛健(教授) 主要内容:绪论、诱变育种、原生质体育种技术、基因工程育种技术。通过本课程的学习,将进一步规范微生物操作,完成单元实验和组合实验,为进入研究课题奠定有关的基础理论和实验技能。 课程编号:020203 课程名称:现代微生物实验技术(Modern Microbiology Laboratory Manual) 总学时:46 学分:2.0 主讲教师:诸葛健(教授) 主要内容:显微技术、微生物细胞特殊结构的观察、噬菌体、工业菌种的标记获得、核酸的测定、固定化技术等。通过本课程的学习使学生进一步了解和初步掌握一些现代微生物学上应用的实验技术,有利于学位论文中更多采用现代微生物学实验技术。 课程编号:020204

微生物学 第五章

第五章微生物代谢 选择题(每题1分,共25题,25分) 1.下列光合作用微生物中进行的是非环式光合磷酸化作用的是( C )正确 A.甲藻 B.绿硫细菌 C.蓝细菌 D.嗜盐细菌 2.化能自养微生物的能量来源于( B )正确 A.有机物 B.还原态无机化合物 C.氧化态无机化合物 D.日光 3.下列葡萄糖生成丙酮酸的糖酵解途径中,( A )是最普遍的、存在于大多数生物体内的一条主流代谢途径。正确 A. EMP途径 B. HEP途径 C. ED途径 D. WD途径 4.下列葡萄糖生成丙酮酸的糖酵解途径中,( C )是存在于某些缺乏完整EMP途径的微生物中的。正确 A. EMP途径 B. HEP途径 C. ED途径 D.WD途径 5.硝化细菌是( A )错误正确答案:B A.化能自养菌,氧化氨生成亚硝酸获得能量 B.化能自养菌,氧化亚硝酸生成硝酸获得能量 C.化能异养菌,以硝酸盐为最终的电子受体 D.化能异养菌,以亚硝酸盐为最终的电子受体 6.根瘤菌属于( A )正确 A.共生固氮菌 B.自生固氮菌 C.内生菌根 D.外生菌根 7.两歧双歧杆菌进行的是( C )正确 A.乙醇发酵 B.同型乳酸发酵 C.异型乳酸发酵

— D. 2,3丁二醇发酵 8.对于青霉菌,每摩尔葡萄糖通EMP和TCA循环彻底氧化共产生( B )摩尔ATP。正确 A.34 B.36 C.38 D.39 9.下列哪项不属于固氮生物( D )正确 A.根瘤菌 B.圆褐固氮菌 C.某些蓝藻 D.豆科植物 10.在生物固氮过程中,最终电子受体是( A )正确 A.N2和乙炔 B.NH3 C.乙烯 D.NADP+ 根瘤菌的新陈代谢类型属于(C) A.自养需氧型 B.自养厌氧型 C.异养需氧型 D.异养厌氧型 11.下列各项中与根瘤菌固氮过程无关的是( C )正确 A.还原力[H] B.ATP C.NO3- D.固氮酶 12.细菌群体生长的动态变化包括四个时期,其中细胞内大量积累代谢产物,特别是次级代谢产物的时期是( C )正确 A.迟缓期 B. 对数期 C. 稳定期 D.衰亡期 13.下列与微生物的代谢活动异常旺盛无关的原因是( D )错误正确答案:B A.表面积与体积比大 B.表面积大 C.对物质的转化利用快 D.数量多 14.下列关于初级代谢产物和次级代谢产物的比较中正确的是( A )正确

综合性实验报告(从茶叶中提取咖啡因)

广州大学化学化工学院 本科学生综合性实验报告 实验课程有机化学基础实验合成 实验项目从茶叶中提取咖啡因 专业班级 学号姓名 指导教师及职称 开课学期2011 至2012 学年第二学期实验时间2012年3月27日

APC主要成分简介 阿司匹林 阿司匹林的分子结构式 普通命名法:乙酰水杨酸,邻乙酰水杨酸 系统命名法:2-(乙酰氧基)苯甲酸 分子式:C9H8O4相对分子质量:180.1 阿司匹林是一种历史悠久的解热镇痛药,诞生于1899年3月6日。用于治感冒、发热、头痛、牙痛、关节痛、风湿病,还能抑制血小板聚集,用于预防和治疗缺血性心脏病、心绞痛、心肺梗塞、脑血栓形成,应用于血管形成术及旁路移植术也有效。 性质描述:白色针状或板状结晶或粉末。熔点135~140℃。无气味,微带酸味。在干燥空气中稳定,在潮湿空气中缓缓水解成水杨酸和乙酸。在乙醇中易溶,在乙醚和氯仿溶解,微溶于水,在氢氧化钠溶液或碳酸钠溶液中能溶解,但同时分解。该品1g能溶于300ml水5ml醇10-15ml醚或17ml氯仿。 生产方法及其他:水杨酸乙酰化而得:在反应罐中加乙酐(加料量为水杨酸总量的0.7889倍),再加入三分之二量的水杨酸,搅拌升温,在81-82℃反应40-60min。降温至81-82℃保温反应2h。检查游离水杨酸合格后,降温至13℃,析出结晶,甩滤,水洗甩干,于65-70℃气流干燥,得乙酰水杨酸。

非那西汀 普通命名法:非那西汀或对乙氧基-N-乙酰苯胺 系统命名法:4-乙氧基乙酰苯胺 分子式:C10H13NO2 相对分子质量:179.22 非那西汀的分子结构式 性质描述:又称非那西汀或对乙氧基-N-乙酰苯胺。白色有光泽的鳞片状晶体或白色结 晶粉末。无臭。味微苦。在空气中稳定。熔点135℃。溶于乙醇、丙酮、乙酸、吡啶、氯仿等。微溶于乙醚、苯和热水。难溶于水。饱和水溶液是中性反应。由对乙氧基苯胺与醋酐、醋酸经乙酰化反应制得。也可由对硝基氯苯经置换、还原和乙酰化制得。是良好的解热镇痛药,常用于治疗头痛、发热、神经痛等。 【药动学】本品内服易吸收,服后20~30min出现药效,持续5~6h。大部分在肝内迅速脱去乙基,生成扑热息痛起解热镇痛作用,扑热息痛与葡萄糖醛酸结合随尿排出。小部分脱去乙酰基而生成对氨苯乙醚,进一步脱乙基生成对氨基酚,后者氧化成亚氨基醌。亚氨基醌能使血红蛋白变成高铁血红蛋白而失去携氧能力,造成组织缺氧、红细胞溶解而致溶血、黄疸,肝脏损害等。正常情况下,毒性中间代谢物迅速与谷光甘肽结合或转化成无毒的硫醚氨酸(meracpturic acid),从尿中排出。只有当剂量过大或动物缺乏葡萄糖醛酸结合代谢方式时,才出现中毒反应。 【作用与应用】本品对丘脑下部前列腺素的合成与释放有较强抑制作用,而对外周作用弱,故解热效果好,镇痛抗炎效果差。原形及其代谢物扑热息痛均有解热作用,药效强度与阿司匹林相当,作用徐缓而持久。主要用做解热药。 【不良反应】剂量过大或长期使用,可致高铁血红蛋白血症,损害肾脏,甚至诱发癌症。其它可能的不良反应包括紫绀反应及溶血性贫血引起组织缺氧、发绀。对猫易引起严重毒性反应,不宜应用。

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