科学家发现制作良好植物性蛋白质的“终极方法”

科学家发现制作良好植物性蛋白质的“终极方法”人们普遍认为，减少肉类和奶酪的消费，转而食用植物食品是有益的。然而，当我们在超市的冷藏区面对传统的动物性食品和环保的替代蛋白质之间做出选择时，我们并不总是做出具有环保意识的选择。尽管现在很多植物性食品都有很好的风味，但往往缺乏"正确"的口感。此外，一些植物蛋白替代品在加工过程中会消耗资源，因此并不具有可持续性。但是，如果有可能制造出可持续的、富含蛋白质且口感适宜的食品呢？哥本哈根大学的最新研究为这一设想提供了动力。关键是什么？蓝绿藻。这种蓝绿藻并不是夏天在海中成为毒汤的那种臭名昭著的蓝绿藻，而是无毒的蓝绿藻。在玻璃管中培养微藻的封闭式光生物反应器。图片来源：IGV生物技术公司，CCBY-SA3.0DEED"蓝绿藻是一种活的生物体，我们已经能够让它们产生一种它们无法自然产生的蛋白质。尤其令人兴奋的是，这种蛋白质是以纤维状形成的，有点像肉类纤维。"食品科学系的PoulErikJensen教授说："我们有可能将这些纤维用于植物性肉类、奶酪或其他一些我们追求特殊口感的新型食品中。"在一项新的研究中，詹森和哥本哈根大学等机构的研究人员表明，通过将外来基因插入蓝藻，蓝藻可以作为新蛋白质的宿主生物。在蓝藻体内，这种蛋白质以细线或纳米纤维的形式组织起来。最少的加工-最大的可持续性全世界的科学家都把蓝藻和其他微藻作为潜在的替代食品。部分原因是蓝藻和其他微藻与植物一样，通过光合作用生长，部分原因是它们本身含有大量蛋白质和有益健康的多不饱和脂肪酸。"能够操纵一个活的生物体生产出一种新型蛋白质，并将其自身组织成线，这种程度是很少见的，而且非常有前途。此外，由于蓝藻依靠水、大气中的二氧化碳和太阳光生存，因此它是一种很容易持续生长的生物。这项成果赋予蓝藻作为可持续原料的更大潜力，"专门从事植物性食品和植物生物化学研究的普尔-埃里克-延森（PoulErikJensen）热情洋溢地说道。世界各地的许多研究人员都在努力为植物性食品（如豌豆和大豆）开发富含蛋白质的质地增强剂。然而，这需要大量的加工过程，因为需要将种子磨碎并从中提取蛋白质，以获得足够高的蛋白质浓度。"如果我们能在食品中利用整个蓝藻，而不仅仅是蛋白质纤维，就能最大限度地减少所需的加工量。"詹森说："在食品研究中，我们力求避免过多的加工，因为这不仅会影响食材的营养价值，还会消耗大量能源。"“明天的牛”教授强调说，从蓝藻开始生产蛋白质链还需要相当长的时间。首先，研究人员需要弄清楚如何优化蓝藻蛋白质纤维的生产。但詹森对此持乐观态度："我们需要对这些生物进行改良，以生产更多的蛋白质纤维，同时'劫持'蓝藻为我们工作。这有点像我们劫持奶牛为我们生产大量牛奶。只不过在这里，我们避免了任何有关动物福利的伦理考虑。我们不会在明天就达到目标，因为我们必须学会解决生物体内的一些新陈代谢难题。但我们已经在这个过程中了，我相信我们一定能成功，如果是这样，这就是制造蛋白质的终极方法。"一些国家已经开始工业化种植螺旋藻等蓝藻，主要用于健康食品。生产通常在露天下的“赛道池塘”中进行，或在光生物反应器室中进行，生物在玻璃管中生长。詹森认为，丹麦是建立"微藻工厂"生产加工蓝藻的理想之地。丹麦拥有具备适当技能的生物技术公司和高效的农业部门。"丹麦农业原则上可以生产蓝藻和其他微藻，就像今天生产乳制品一样。可以每天收获或挤出一部分细胞作为新鲜的生物质。通过浓缩蓝藻细胞，你可以得到一种看起来像香蒜酱，但含有蛋白质链的东西。只需极少的加工，它就可以直接加入食品中。"编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422274.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422274.htm

环保技术新突破：科学家利用植物纤维素制成新型聚合物

环保技术新突破：科学家利用植物纤维素制成新型聚合物科学家们设计出了一种利用纤维素生产可回收且稳定的聚合物的方法，为传统塑料提供了一种可持续的替代品。这一研究成果为生产环保材料提供了新的可能性。上图为本研究开发的新型可回收聚合物制成的透明薄膜。资料来源：FengLi他们开发出了一种方便、多用途的方法，利用从植物纤维素中提取的化学物质制造各种聚合物；最重要的是，这些聚合物可以完全回收利用。该方法发表在《ACSMacroLetters》杂志上。纤维素是植物生物质中最丰富的成分之一，是所有植物细胞周围坚韧细胞壁的关键部分。纤维素很容易从稻草和锯末等植物废料中获取，因此，将纤维素用作聚合物生产的原料不会减少用于粮食生产的农业用地。纤维素是一种长链多糖聚合物，即由多个糖基（特别是葡萄糖）通过化学键连接而成。为了制造新型聚合物，北海道研究小组使用了两种市售的小分子，即由纤维素制成的左旋葡糖烯酮（LGO）和二氢左旋葡糖烯酮（Cyrene）。他们开发了新颖的化学工艺，将LGO和Cyrene转化为各种非天然多糖聚合物。通过改变聚合物的精确化学结构，可以生成不同的材料，用于各种可能的应用。"我们面临的最大挑战是控制将较小单体分子连接在一起的聚合反应，以及获得对普通应用足够稳定的多糖材料，同时还能在特定化学条件下被分解和回收。"左起研究小组的佐藤俊文、水上雄太、李锋和矶野拓也。图片来源：李锋李补充说，研究过程中最大的惊喜是他们制作的聚合物薄膜具有很高的透明度，这对于这些聚合物似乎最适合的专业应用来说可能至关重要。另一位通讯作者ToshifumiSatoh教授补充说：由于这些材料相当坚硬，可能难以用作塑料袋等柔性塑料材料，因此我认为它们更适合用作光学、电子和生物医学应用领域的高性能材料。世界各地的其他研究小组也在探索用植物制造塑料替代聚合物的潜力，其中一些"生物塑料"已经可以在市场上买到，但佐藤的研究小组为这一快速发展的领域增添了一个重要的新机会。研究小组现在计划探索更多的可能性，但可行的结构变化非常多，因此他们希望与计算化学、人工智能和自动合成方面的专家联手探索这些选择。"我们希望这项工作能开发出多种有用的非天然多糖聚合物，使其成为从生物质到高效回收的可持续合成闭环的一部分。"编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424673.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424673.htm

杜克研究：你选择哪种膳食纤维并不重要 只要获得更多的纤维

杜克研究：你选择哪种膳食纤维并不重要只要获得更多的纤维对于顾客来说，从药店或超市货架上大量的膳食纤维补充剂中进行选择可能是令人气馁的。它们还提供了各种健康声明，而没有经过美国食品和药物管理局（FDA）的批准或审查。那么如何确定哪种补充剂是有效的、最适合你的呢？根据对按不同顺序服用三种不同类型补充剂的研究参与者的肠道微生物的详细分析，那些在研究前摄入纤维量最少的人从补充剂中受益最多，无论他们服用的是哪一种。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1320701.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1320701.htm

科学家发现常见细菌素食品抗菌剂的意外影响

科学家发现常见细菌素食品抗菌剂的意外影响细菌会产生称为细菌素的化学物质来杀死微生物竞争者。这些化学物质可以杀死食品中具有潜在危险的病原体，从而起到天然防腐剂的作用。Lantibiotics是一类具有特别强抗菌特性的细菌素，被食品工业广泛使用。尽管Lantibiotics被广泛使用，但人们对这些生物素如何影响食用者的肠道微生物群却知之甚少。肠道中的微生物生活在一种微妙的平衡之中，共生菌通过分解营养物质、产生代谢产物以及--重要的是--抵御病原体，为人体提供重要的益处。如果过多的共生菌被抗菌食品防腐剂不加区别地杀死，机会性致病菌可能会取而代之，造成严重破坏--其结果并不比一开始就吃了受污染的食物好多少。芝加哥大学的科学家在《ACS化学生物学》（ACSChemicalBiology）杂志上发表的一项新研究发现，最常见的一类Lantibiotics生物制剂对病原体和维持人体健康的肠道共生菌都有很强的抑制作用。从啤酒和香肠到奶酪和蘸酱，Nisin（乳酸链球菌素）是一种常用的杀菌剂。它是由生活在奶牛乳腺中的细菌产生的，但人类肠道中的微生物也会产生类似的杀菌剂。张振润（Zhenrun"Jerry"Zhang）博士是芝加哥大学唐纳德-F-斯坦纳医学教授兼杜乔索斯家庭研究所所长埃里克-帕默（EricPamer）医学博士实验室的博士后学者，他想研究这种天然产生的生物素对肠道共生菌的影响。张说："从本质上讲，Nisin是一种抗生素，长期以来一直被添加到我们的食物中，但它如何影响我们的肠道微生物还没有得到很好的研究。尽管它在防止食品污染方面可能非常有效，但它也可能对我们人体的肠道微生物产生更大的影响。"他和他的同事挖掘了人类肠道细菌基因组的公共数据库，发现了产生六种与Nisin非常相似的不同肠道源Lantibiotics的基因，其中四种是新基因。然后，他们与伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校理查德-E.-赫克托化学讲座教授WilfredA.vanderDonk博士合作，生产了这些抗生素的不同版本，以测试它们对病原体和肠道共生菌的作用。研究人员发现，虽然不同的Lantibiotics具有不同的效果，但它们对病原体和普通细菌的杀灭作用是相同的。张说："这项研究首次表明，肠道共生菌容易受到兰特生物的影响，有时甚至比病原体还敏感。从目前食物中的Lantibiotics含量来看，它们很可能也会影响我们的肠道健康。"张和他的团队还研究了Lantibiotics的结构，以便更好地了解它们的活性，从而了解如何利用它们的抗菌特性做好事。例如，在另一项研究中，帕默实验室发现，由四种微生物（包括一种能产生兰替生物素的微生物）组成的联合体有助于保护小鼠免受耐抗生素肠球菌感染。他们还在研究不同人群中抗兰特生物素基因的流行情况，以便更好地了解这类细菌如何在不同条件和饮食下定植于肠道。张说："看来，Lantibiotics和其衍生的菌种并不总是对健康有益，因此我们正在寻找方法来抵消潜在的不良影响，同时利用它们更有益的抗菌特性。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1416485.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1416485.htm

科学家发现生产纤维素的细菌可以在类似火星的环境中生存

科学家发现生产纤维素的细菌可以在类似火星的环境中生存包括哥廷根大学科学家在内的一个国际研究小组研究了在类似火星的环境中红茶菌培养物生存的可能性。红茶菌是一种流行的饮料，它是通过使用红茶菌培养物（一种细菌和酵母的共生培养物）发酵糖化茶而制成。令人惊讶的是，尽管模拟的火星大气破坏了红茶菌培养物的微生物生态，但一种产生纤维素的细菌物种仍然存在。该研究结果发表在《微生物学前沿》（FrontiersinMicrobiology）杂志上。2014年，在欧空局的帮助下，从事"生物和火星实验"（BIOMEX）项目的研究人员将红茶菌培养物发射到国际空间站（ISS）。该项目目的是为了更好地了解纤维素作为生物标志物的弹性，红茶菌的基因组结构，以及它的地外生存行为。这些样品在地球上被重新激活，并在国际空间站外的模拟火星条件下培养了一年半之后，又进行了两年半的培养。哥廷根大学兽医研究所所长BertramBrenig教授与来自巴西米纳斯吉拉斯州立大学的研究人员一起工作，负责对重新激活的培养物和单个红茶菌培养物的元基因组进行测序和生物信息分析。“根据我们的元基因组分析，我们发现模拟的火星环境极大地破坏了红茶菌培养物的微生物生态。然而，我们惊讶地发现，Komagataeibacter属的纤维素生产细菌幸存下来。”这些结果表明，细菌产生的纤维素可能是它们在地外条件下生存的原因。这也提供了第一个证据，表明细菌纤维素可能是地外生命的生物标记，而纤维素基的膜或薄膜可能是保护生命和在地外定居点生产消费品的良好生物材料。这些实验的另一个有趣的方面可能是开发新的药物输送系统，例如，开发适合在太空使用的药物。另一个重点是调查抗生素抗性的变化：研究小组能够表明，抗生素和金属抗性基因的总数--意味着尽管环境中存在抗生素或金属，这些微生物仍可能存活--在暴露的培养物中得到了丰富。科学家们说：“这一结果表明，未来应特别关注太空医学中与抗生素抗性有关的困难。”...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1302647.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1302647.htm

科学家发现植物青蒿对抗病毒和癌症的药用功效

科学家发现植物青蒿对抗病毒和癌症的药用功效她上方的一层是弗朗西斯·吉本的化学实验室，他正在从植物的叶子中提取药用化合物。很快，研究人员将与UTSA研究员AnnieLin会面，她将测试提取的化合物对癌细胞的作用。 UTSA研究人员正在研究这种植物，以了解其中一种化合物青蒿素B在癌细胞和新冠病毒(SARS-CoV-2病毒引起的疾病)中的生物活性特性。图片来源：德克萨斯大学圣安东尼奥分校这种植物是青蒿，或称SweetAnnie，含有药用化合物。UTSA研究人员正在研究这种植物，以了解其中一种化合物青蒿素B在癌细胞和新冠病毒(SARS-CoV-2病毒引起的疾病)中的生物活性特性。“大约50%的处方药源自天然产品。它们是由植物、真菌或细菌制成的。这些药物有一半源自植物。当你想到世界上存在的所有药物时，这真是令人惊讶，”斯彭塞尔说。“不同的植物产生不同的药用化合物。就癌症而言，有几种类型的化合物一直存在，但直到最近半个世纪才被发现。永远不会有一种化合物可以治疗所有癌症，因此研究仍在继续。”青蒿用于中药已有2000多年的历史。该植物产生青蒿素，其中含有内过氧化物，用于治疗疟疾。其叶子提取物已用于治疗多种其他疾病，包括癌症和COVID-19。注入青蒿的咖啡是当前癌症相关临床试验的焦点，而注入茶叶的植物提取物已在非洲用于对抗新冠病毒。然而，直到最近，研究人员还没有清楚地了解这种植物的化合物到底是如何发挥作用的。Sponsel、Yoshimoto和Lin通过生物化学、化学和生物学的跨学科工作，率先证明了其中一种分子的机制。UTSA综合生物学系和神经科学系副教授Lin说：“我们正处于研究青蒿药用化合物作用机制的第一阶段，以决定如何最好地提供它们和靶向治疗，它可以降低浓度来直接靶向肿瘤。目前，我们正在研究如何将化合物封装成不同的浓度，以专门针对需要治疗的区域。”该研究是与加州大学旧金山分校(UCSF)脑肿瘤中心主任兼教授MitchelS.Berger合作完成的，最近发表在《天然产品杂志》上。Berger提供了来自UCSF脑肿瘤组织库的原代胶质母细胞瘤细胞的资源。“我们使用甲醇作为溶剂来提取该化合物，这就是我的想法，这一定是它在生物系统中的工作原理，”UTSA化学助理教授Yoshimoto解释道。Yoshimoto实验室的博士生KaitlynVarela使用核磁共振波谱法和液相色谱-质谱法对青蒿叶提取物进行了分馏和表征。研究人员测试了这些组分对胶质母细胞瘤（GBM）细胞（一种脑肿瘤的恶性形式）的细胞毒性活性（物质对细胞的毒性程度）。然后，他们纯化了这些组分，以一一识别和测试它们各自的成分对癌细胞的抵抗力。在整个过程中，青蒿素B始终表现出针对GBM癌细胞的细胞毒活性。他们认为它可以抑制癌细胞中过度表达的半胱氨酸蛋白酶（蛋白质降解酶）。“然后，我们通过化学还原将青蒿素B衍生化，林博士表明，还原形式的青蒿素B在相同浓度下对GBM没有活性。这一结果告诉我们青蒿素B具有生物活性特性，”Yoshimoto说。“为了扩展我们的结果，Kaitlyn表明青蒿素B会阻碍SARS-CoV-2主要蛋白酶和caspase-8的活性。这两种酶都是半胱氨酸蛋白酶。”吉本补充道：“我们想知道这是如何运作的，以便我们能够以聪明的方式给某人提供药物。我们每个人的身体都是不同的。例如，癌症过度表达某些基因，如果您知道正在表达什么基因，那么您可以针对它并用药物阻断其蛋白质产物的活性。“一个具体的例子是他莫昔芬，它是一种前药，可通过体内的关键酶细胞色素P4502D6代谢为其活性形式艾多昔芬。内多昔芬阻断雌激素受体的活性，一些雌激素依赖性乳腺癌过度表达雌激素受体，并且需要生长。然而，有些人的P4502D6活性较低，因此他莫昔芬不能有效治疗雌激素依赖性癌症。”“能够了解药物的作用机制非常强大，因为它可以更有效地给予药物。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1383191.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1383191.htm