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宋宵因从吃到用了解酶——大蒜的辛辣跟生物酶相关
在众多食材中，大蒜以其独特的辛辣味道和强大的抗菌作用备受瞩目。然而，很少有人会考虑直接食用大量大蒜，因为其中含有的大蒜素会激活我们舌头的热敏感器，带来辣的感觉。那么，这种辣味物质的来源及其作用又是什么呢？
大蒜素，也被称为二烯丙基硫代亚磺酸酯，是从葱科葱属植物大蒜的鳞茎（大蒜头）中提取的一种有机硫化合物。不仅在大蒜中，洋葱和其他葱科植物中也含有大蒜素。这是一种强大的抗菌剂，在极低浓度时即可抑制多种革兰氏阳性球菌和革兰氏阴性杆菌，对霉菌、病毒、原虫、蛲虫等也有抑制作用。
值得一提的是，大蒜素的抗菌效果在我国家喻户晓，在国外也被古代著名医生希波克拉底所推荐。这种效果主要基于对胞内攻击细胞的微生物使用的半胱氨酸蛋白酶的抑制。因此，大蒜素酶成为一种抗酶酶。
如果喜欢辛辣的口感，可以将大蒜磨捣成蒜泥，例如与盐、醋、香油和酱油等调味品一起食用。捣碎的动作会激活大蒜素酶，促进大蒜素的转化，带来辛辣的大蒜素味道。
同时，为了减轻大蒜的辣味，我们可以采用一些方法。例如，通过保持大蒜瓣完整并整个加热，可以驯服大蒜。热量使大蒜素酶失活，同时也让人们能够品尝到这个神奇鳞茎的甜蜜一面。
总的来说，大蒜素不仅为我们带来了舌尖上的热辣体验，还以其强大的抗菌作用守护着我们的健康。在享受美食的同时，也能感受到它带来的健康益处，这或许就是大蒜的魅力所在。

宋宵因从吃到用了解酶——植酸酶在食品工业有什么样的应用前景
植酸酶，与戊糖酶一起，是动物饲料中最重要的酶，尤其是对于单胃动物如猪、家禽或鱼类。它可以分解谷物中含有的植酸盐，使其中的磷酸盐作为营养成分变得容易吸收，并防止其作为磷酸盐负荷进入粪便中。此外，完整的植酸盐会结合营养相关的矿物质，如铁。如果它被植酸酶分解，这些矿物质也可以被机体利用。
然而，尽管植酸酶在动物饲料中的使用已经得到了广泛的推广，但是在人类营养中，植酸酶的使用却一直未得到足够的重视。事实上，对于以小麦为基础的酵母发酵烘焙食品，植酸酶的使用可以带来显著的好处。
首先，植酸酶可以增加矿物质营养的吸收率。即使主要消费低灰分的白面，植酸酶也可以提高铁、镁、钙和锰的吸收率。这对于那些矿物质营养缺乏的地区来说，无疑是一个重要的改善。
其次，植酸酶还可以促进酵母的活性。酵母需要矿物质来维持其生命活动，而植酸盐的分解可以增加矿物质的可用性，从而提高酵母的发酵力，减少酵母的使用量。
此外，植酸酶还可以促进酸面团发酵。这是由于植酸酶分解植酸盐后释放出的Ca2+可以作为交联剂，改变面团的结构，提高其延展性和持气性。
不仅如此，植酸酶还可以提高α-淀粉酶的活性。这是因为植酸酶分解植酸盐后释放出的钙是α-淀粉酶的激活剂。这不仅可以提高烘焙食品的品质，还可以提高烘焙效率。
然而，尽管植酸酶具有如此多的优点，但是目前还没有将其广泛应用于人类营养的主要原因有两个。首先，人们往往食用加工过的谷物，例如面包。加工过程包括特定的静止或发酵时间，在这个过程中，谷物自身的植酸酶会分解一部分植酸盐。这个步骤持续的时间越长，可利用的矿物质就越多。传统上，全麦粉往往经过长时间的静止/发酵时间处理，因此植酸酶比加工白面时有更多的时间起作用。
另一个原因是植酸盐的抗氧化作用，人们相信这对健康有积极影响。然而，随着人们对健康的关注度不断提高，以及食品加工技术的不断发展，相信未来植酸酶在人类营养中的应用将会得到更广泛的推广和应用。

每到度假旺季，许多度假者带着晒黑的皮肤回来了。虽然太阳可以使皮肤变得更具男人味，但它也会在此过程中造成伤害，最终可能导致皮肤癌。这就是为什么我们会涂抹防晒霜，或多或少地涂抹在身上。
然而，有一种新的研究为我们提供了新的希望，那就是光解酶。光解酶是一种可以修复由紫外线引起的DNA损伤的酶。这种酶早在1968年就被发现，如今已有足够的时间尝试这些酶是否可以用于防晒霜乳液中以防止或修复皮肤的DNA损伤。
2020年发表的广泛文献综述得出结论，如果酶通过脂质体运输通过皮肤的上层到达相关DNA损伤部位，那么确实可能存在保护潜力。然而，需要比迄今为止进行的大型研究来证明其比传统防晒霜的优势。
光解酶本身又被可见蓝光激活，它们直接或间接地通过“天线”从蓝光中吸收光子，并将其提供给修复反应。这也让我们看到了另一种可能性，那就是利用光解酶来调节我们的生物钟。哺乳动物拥有来自光解酶的光进化蛋白质——隐色素。它被认为是控制“内部时钟”的。在鸟类中，细胞色素也可能起到磁场定向的作用。在植物中，隐色素，这种“退化的酶”，控制着植物向（蓝）光的方向生长。
另一种修复酶是T4内切酶V，它最初被认为可以帮助大肠杆菌修复由病毒攻击引起的DNA损伤。它实际上是一个双酶，既具有嘧啶二聚体-DNA糖苷酶活性又具有非嘌呤-非嘧啶内切酶活性。
虽然光解酶的研究还处于初期阶段，但它们独特的性质让我们看到了新的可能性。在未来的研究中，我们可能会看到更多的防晒产品利用光解酶的特性来保护我们的皮肤。在此之前，我们仍然需要坚持涂抹、涂抹、再涂抹的原则来保护我们的皮肤不受阳光的伤害。

宋宵因从吃到用了解酶——谷氨酰胺转移酶：食品工业生产肉制品的新利器
当你听说很多小块肉被工业化地粘合在一起，然后进一步加工和销售时，你是否会感到愤怒？“粘合肉”这个词通过媒体传播开来，引发了消费者对于食品透明度和安全性的质疑，随之而来的是所使用的辅助剂的名誉也受到损害：谷氨酰胺转移酶（Transglutaminase）。
那么，谷氨酰胺转移酶究竟是何方神圣？
谷氨酰胺转移酶，也被称为γ-谷氨酰胺转移酶，是一种主要存在于肝细胞膜和微粒体上、参与谷胱甘肽代谢的酶。除了肝脏，这种酶还在肾脏、胰腺中含量丰富。
但是为什么消费者认为粘合和重组的肉类有问题呢？香肠不也是粘合肉类吗？在关于如何减少食品生产特别是动物食品生产的碳排放的问题上，必须将屠宰的动物资源尽可能多地利用起来。通过将尺寸较小的碎肉转化为可用的尺寸，能减少可食用原材料的损失，同时降低每单位可食用品的资源消耗！

不过，消费者有权知道他们所购买的食品是如何生产和加工的。而且，巧妙的信息甚至可以提升产品和生产者的形象。

同时，谷氨酰胺转移酶不仅可以改变肉类和鱼类产品结构。植物蛋白质，例如来自小麦、大豆或扁豆的蛋白质，也是该酶的底物，因此它还可以改善素食产品的质地。这种酶只需要含有赖氨酸和谷氨酰胺的蛋白质，因为正是这些氨基酸被谷氨酰胺转移酶连接起来。因此不同的蛋白质含有不同数量的氨基酸，它们对酶处理的反应也不同。
总的来说，谷氨酰胺转移酶在食品工业中的应用前景广阔，但同时也需要更多的研究和探讨以确保其在食品安全和消费者权益方面的应用是合理和透明的。

酶在人体内发挥着至关重要的作用，它们是许多细胞功能和生物过程的必需加速器。人体会分泌各种酶来催化生物反应，这对于维持健康至关重要。酶的种类繁多，每一种都有其特定的功能。
例如，超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶和过氧化氢酶具有抗氧化功能，有助于清除体内的自由基。消化酶如蛋白酶、开云和淀粉酶则在消化和营养吸收及排泄过程中起着关键作用。另外，肌动蛋白和肌凝蛋白等分子马达酶则负责激活肌肉收缩。
人体内的生化反应成千上万，这也意味着人体需要成千上万种酶来维持平衡。令人惊奇的是，酶在催化生化反应的过程中并不会被消耗掉，它们只是辅助和加速反应。
通过降低反应所需的能量，酶使得原本不可能或速度太慢以满足身体需求的反应得以进行。这也是为什么当酶缺乏时，会导致身体机能的衰退，从而加速衰老。
人体内的酶大致可以分为以下几类：
1. 消化酶：这些酶参与消化过程，将食物分解为营养物质并排出废物。它们是细胞外酶，主要帮助分解不同类型的食物。包括：
* 蛋白酶：分解蛋白质
* 淀粉酶：分解碳水化合物、糖和淀粉
* 开云：分解脂肪
* 乳糖酶：分解乳制品中的乳糖
* 蔗糖酶：分解蔗糖
2. 代谢酶：这些酶参与能量生产和解毒过程。它们是细胞内酶，帮助细胞执行与繁殖和再生相关的各种功能。
3. 外源食物酶：这些酶存在于生食、未烹制/未加工的食物中，如水果、蔬菜和发酵食品及补充剂中。
补充剂中的酶大多是水解酶，它们催化水解反应。常见的有蛋白水解酶、脂肪水解酶和碳水化合物水解酶。这些酶的主要来源是动物、植物和微生物。例如，胰酶通常从牛或猪的胰腺中提取，而蛋白水解酶如菠萝蛋白酶和木瓜蛋白酶则分别从菠萝和木瓜中提取。另外，微生物和真菌也是酶的一大来源，因为它们能产生数百种不同类型的酶。
体内的一些环境因素如pH水平和温度也会影响酶的活性。随着体温升高，酶活性通常会增加，但如果温度过高，酶就会分解。另一方面，随着温度降低，酶活性也会降低。因此，储存酶补充剂的最佳地点应该是相对凉爽、干燥的地方如厨房橱柜或食品储藏室。另外，由于消化系统的酸碱性会不断变化，高质量的补充剂应包含具有广泛pH耐受性的酶，从而使补充剂在整个胃肠道中都能发挥最佳效果。

科研工作者发现参与土壤微生物C-糖苷代谢的糖苷3-氧化酶的机理
近日，科学家们对C-糖苷的生物转化与分解代谢过程有了新的发现，这一成果对于更好地理解自然界中顽固性C-糖苷的降解过程，以及为制药、农业和食品工业提供新的应用前景具有重大意义。
C-糖苷代表了一大类天然产物，其中葡萄糖的异构碳通过碳-碳键直接连接到苷元部分。这些化合物是由植物和微生物产生的次生代谢产物，具有很大的结构多样性、广泛的天然分布和显着的生物活性。其中，葛根苷（黄豆苷元8-C-β-D-葡萄糖苷）等几种C-糖苷类药物已成为临床药物的前体，并且开云体育策略已经优化，可通过异源表达系统大规模生产植物C-糖苷。
然而，C-糖苷的化学和酶处理的稳定性极高，因此，其生物转化与分解代谢过程一直被认为是非常困难的问题。过去十年中，科学家们已经确定了将C-糖苷生物转化为具有有益健康影响的糖苷元的肠道微生物群。然而，最近的研究发现，自然界中普遍存在C-C键断裂反应的过程。与其他糖苷相比，C-糖苷对化学和酶处理的稳定性要高得多。正因为如此，C-糖苷不会被糖苷水解酶（即所谓的糖苷酶）去糖基化。相反，它们的微生物分解代谢途径包括催化氧化步骤的酶，然后是C-C键断裂。
来自土壤细菌的G3Ox，例如Microbacterium sp. 5-2b CarA、Arthrobacter globiformis NBRC12137 AgCarA和Microbacterium trichothecenolyticum NBRC15077 MtCarA不表现出可检测的葡萄糖活性，而是在C6处氧化C-糖苷，如胭脂酸、芒果苷和C3-糖基化类黄酮，以及O-糖苷，但速率显着降低，形成相应的3-酮糖苷。在来自犬链霉菌的细菌ScP2Ox中观察到类似的底物偏好，与单糖相比，其对C-糖苷葛根素氧化的酶活性高100至1000倍。
这一研究发现了一种新的氧化糖部分C3的C-糖苷-3-氧化酶的初始氧化步骤是由肠道微生物中的NAD（H）厌氧氧化还原酶催化的。后一种酶与吡喃糖氧化酶（POx，吡喃糖：氧60-氧化还原酶；EC 2.1.1.3）来自葡萄糖-甲醇-胆碱（GMC）酶超家族。来自POx家族的FAD依赖性G3Oxs是在C2位置氧化葡萄糖的酶的祖先，即吡喃糖2-氧化酶（P2Oxs）。真菌P2Oxs很可能是通过细菌的水平基因转移获得的，并且可能随着时间的推移而进化和特化，以氧化木质纤维素衍生的糖，如d-葡萄糖、d-木糖或D-半乳糖。真菌P2Ox分泌到细胞外空间，参与木材腐烂和回收。它们是研究最广泛的POx，特别是来自Tramete multicolor、Peniophora sp和Phanerochaete chrysosporium。它们包括一个高度保守的黄素结合结构域和一个底物结合结构域，该结构域具有FAD共价结合的Rossman样折叠。P2Ox是同源四聚体，对活性位点的访问受到四个通道的限制，这些通道将底物从酶表面路由到活性位点腔。细菌G3Ox、MtCarA和ScP2Ox的结构表征揭示了这些酶的一些结构和功能方面。然而，仍然存在许多基本问题，特别是不同底物特异性背后的机制。
这一新研究主要关注了C-糖苷在肠道微生物群中的生物转化与分解代谢过程。然而，自然界中仍有许多关于这一过程的未解之谜。未来的研究将进一步探索这一过程中的详细机制，包括微生物群落的组成、代谢途径、以及与环境因素的相互作用等。此外，对于这些关键分解代谢酶的催化机制及其在自然界中的进化和特化过程仍需深入探讨。这些研究将有助于我们更好地理解自然界中顽固性C-糖苷的降解过程，并可能为制药、农业和食品工业提供新的应用前景。

在应对全球气候变化和粮食安全挑战的过程中，诺丁汉大学的研究人员近日取得了重大突破。他们发现了一种可以调节植物根部对土壤中养分和水分吸收的蛋白质。这一突破有可能帮助我们开发出需要更少水和化肥的耐气候作物。

这项具有里程碑意义的研究，已于今日正式发表在《科学直接》杂志上。研究团队深入研究了植物根部木质素屏障的新成分，并发现了控制水分和养分吸收的特定分离蛋白（DPs）。

植物的根部是吸收养分和水分的核心部位，这一过程主要依赖于内皮组织层的控制。内皮组织层包含有一道由木质素制成的屏障，这种木质素与木材中的材料相同，是一种不透水的物质。它通过在细胞之间形成紧密的密封，阻止了溶质和水的自由移动，从而保证了根部吸收养分和水分的唯一途径是通过内皮细胞。

然而，这项最新的研究揭示了木质素屏障的另一个重要功能：它通过与位于根内胚层中的分离蛋白（DPs）协同作用，指导和组织木质素在内胚层中的正确沉积。这种机制使得植物能够更有效地从土壤中吸收养分并保持水分平衡。

诺丁汉大学生物科学学院的Gabriel Castrillo博士是该研究的领导者之一，他表示：“随着今年世界部分地区达到创纪录的气温和不稳定的降雨，了解植物的机制变得越来越重要，这样我们才能在未来证明它们以确保未来的粮食供应。这项研究显示了植物根系如何通过木质素的沉积来调节它们对水分和养分的吸收，木质素是由DPs调节的。没有这些蛋白质，就无法完成适当的根部密封，植物中的营养平衡也会受到损害。”

这一发现为我们提供了一个全新的视角来看待植物的根部吸收机制，也揭示了木质素和DPs在调节根部养分和水分吸收中的关键作用。这一突破性的研究，不仅有助于我们更好地理解植物的生长机制，也为耐气候作物的研发提供了新的思路。

参考文章：Yi-Qun Gao, Jin-Quan Huang, Guilhem Reyt, Tao Song, Ashley Love, David Tiemessen, Pei-Ying Xue, Wen-Kai Wu, Michael W. George, Xiao-Ya Chen, Dai-Yin Chao, Gabriel Castrillo, David E. Salt. A dirigent protein complex directs lignin polymerization and assembly of the root diffusion barrier. Science, 2023; 382 (6669): 464 DOI: 10.1126/science.adi5032