Non-enzymatic Degradation of (1→3)(1→4)-β-D-glucan in Aqueous Processing of Oats

Cereal water-soluble β-glucan [(1→3)(1→4)-β-D-glucan] has well-evidenced health benefits and it contributes to the texture properties of foods. These functions are characteristically dependent on the excellent viscosity forming ability of this cell wall polysaccharide. The viscosity is affected by the molar mass, solubility and conformation of β-glucan molecule, which are further known to be altered during food processing. This study focused on demonstrating the degradation of β-glucan in water solutions following the addition of ascorbic acid, during heat treatments or high pressure homogenisation. Furthermore, the motivation of this study was in the non-enzymatic degradation mechanisms, particularly in oxidative cleavage via hydroxyl radicals. The addition of ascorbic acid at food-related concentrations (2-50 mM), autoclaving (120°C) treatments, and high pressure homogenisation (300-1000 bar) considerably cleaved the β-glucan chains, determined as a steep decrease in the viscosity of β-glucan solutions and decrease in the molar mass of β-glucan. The cleavage was more intense in a solution of native β-glucan with co-extracted compounds than in a solution of highly purified β-glucan. Despite the clear and immediate process-related degradation, β-glucan was less sensitive to these treatments compared to other water-soluble polysaccharides previously reported in the literature. In particular, the highly purified β-glucan was relatively resistant to the autoclaving treatments without the addition of ferrous ions. The formation of highly oxidative free radicals was detected at the elevated temperatures, and the formation was considerably accelerated by added ferrous ions. Also ascorbic acid pronounced the formation of these oxidative radicals, and oxygen was simultaneously consumed by ascorbic acid addition and by heating the β-glucan solutions. These results demonstrated the occurrence of oxidative reactions, most likely the metal catalysed Fenton-like reactions, in the β-glucan solutions during these processes. Furthermore, oxidized functional groups (carbonyls) were formed along the β-glucan chain by the treatments, including high pressure homogenisation, evidencing the oxidation of β-glucan by these treatments. The degradative forces acting on the particles in the high pressure homogenisation are generally considered to be the mechanical shear, but as shown here, carbohydrates are also easily degraded during the process, and oxidation may have a role in the modification of polysaccharides by this technique. In the present study, oat β-glucan was demonstrated to be susceptible to degradation during aqueous processing by non-enzymatic degradation mechanisms. Oxidation was for the first time shown to be a highly relevant degradation mechanism of β-glucan in food processing.

Size-Dependent Tuning of Mn2+ d Emission in Mn2+-Doped CdS Nanocrystals: Bulk vs Surface

We show that the characteristic Mn2+ d emission color from Mn2+-doped CdS nanocrystals can be tuned over as much as 40 nm, in contrast to what should be expected from such a nearly localized d-d transition. This is achieved surprisingly by a fine-tuning of the host particle diameter from 1.9 to 2.6 nm, thereby changing the overall emission color from red to yellow. Systematic experiments in conjunction with state-of-the-art ab initio calculations with full geometry optimization establish that Mn2+ ions residing at surface/subsurface regions have a distorted tetrahedral coordination resulting in a larger ligand field splitting. Consequently, these near-surface Mn2+ species exhibit a lower Mn2+ d emission energy, compared to those residing at the core of the nanocrystal with an undisturbed tetrahedral coordination. The origin of the tunability of the observed Mn2+ emission is the variation of emission contributions arising from Mn2+ doped at the core, subsurface, and surface of the host. Our findings provide a unique and easy method to identify the location of an emitting Mn2+ ion in the nanocrystal, which would be otherwise very difficult to decipher.

Total synthesis of enokipodins A-D and cuparene-1,4-diol

A Claisen rearrangement and RCM reaction based sequence has been developed for total synthesis of the antifungal sesquiterpenes enokipodins A-D and cuparene-1,4-diol starting from 2,5-dimethoxy-4-methylhydroquinone.

Solution structure of Am2766: A highly hydrophobic d-conotoxin from Conus amadis that inhibits inactivation of brain voltage gated sodium channels

The three-dimensional (3D) NMR solution structure (MeOH) of the highly hydrophobic δ-conotoxin δ-Am2766 from the molluscivorous snail Conus amadis has been determined. Fifteen converged structures were obtained on the basis of 262 distance constraints, 25 torsion-angle constraints, and ten constraints based on disulfide linkages and H-bonds. The root-mean-square deviations (rmsd) about the averaged coordinates of the backbone (N, Cα, C) and (all) heavy atoms were 0.62±0.20 and 1.12±0.23 Å, respectively. The structures determined are of good stereochemical quality, as evidenced by the high percentage (100%) of backbone dihedral angles that occupy favorable and additionally allowed regions of the Ramachandran map. The structure of δ-Am2766 consists of a triple-stranded antiparallel β-sheet, and of four turns. The three disulfides form the classical ‘inhibitory cysteine knot’ motif. So far, only one tertiary structure of a δ-conotoxin has been reported; thus, the tertiary structure of δ-Am2766 is the second such example.Another Conus peptide, Am2735 from C. amadis, has also been purified and sequenced. Am2735 shares 96% sequence identity with δ-Am2766. Unlike δ-Am2766, Am2735 does not inhibit the fast inactivation of Na+ currents in rat brain Nav1.2 Na+ channels at concentrations up to 200 nM.

Äidin raskausajan D-vitamiinitilanteen yhteys lapsen luustoon yhden vuoden iässä

Johdanto: Raskaudenaikaisen D-vitamiinin puutoksen on havaittu vaikuttavan negatiivisesti syntyvän lapsen luuston kasvuun. Myös lapsen riittävä D-vitamiinin saanti on merkittävä tekijä lapsen luuston hyvinvoinnissa. Suomalaisten odottavien äitien D-vitamiinin saanti on usein puutteellista, eikä D-vitamiinia muodostu iholla talvikuukausina Suomen pohjoisen sijainnin vuoksi. Suomalaisten raskaana olevien naisten heikko D-vitamiinitilanne saattaa vaikuttaa lasten luuston terveyteen. Tavoitteet: Työn tavoitteena oli tutkia ovatko raskauden aikainen D-vitamiinitilanne, lapsen D-vitamiinitilanne ja D-vitamiinin saanti vuoden iässä yhteydessä luuntiheyden ja -mineraalipitoisuuden muutoksiin lapsen ensimmäisen elinvuoden aikana. Aineisto ja menetelmät: Raskausaikana rekrytoiduista 126 äiti-lapsi-parista vuoden iässä seurantakäynnille saapui 89 (69 %). Lapsilta otettiin verinäyte ja siitä määritettiin D-vitamiinitilannetta kuvaava seerumin 25-hydroksi-D-vitamiinipitoisuus (25(OH)D) immunoentsymometrisellä menetelmällä. Lasten sääriluu tutkittiin pQCT-menetelmällä. Vastaavat tutkimukset oli suoritettu sekä lapsille että äideille synnytyksen jälkeen. Äitien seerumin 25(OH)D-pitoisuus alkuraskauden aikana määritettiin THL:n keräämistä verinäytteistä. Lapsilta kerättiin kolmen vuorokauden ruokapäiväkirja sekä kyselylomake, joiden avulla selvitettiin D-vitamiinin saanti ruokavaliosta, D-vitamiinilisän käyttö ja taustatekijöitä. Äideille suoritettiin lyhyt haastattelu koskien lapsen terveyttä ja kehitystä. Tilastollinen tarkastelu suoritettiin SPSS (versio 16.0) –ohjelmalla. Korrelaatioanalyysilla selvitettiin minkä tekijöiden kanssa 1-vuotiaan luuston laatua kuvaavat muuttujat ja niissä tapahtuneet muutokset korreloivat. Regressioanalyysilla tutkittiin selittääkö raskausajan D-vitamiinitilanne, lapsen D-vitamiinitilanteen muutos tai lapsen D-vitamiinin saanti yhden vuoden iässä luustomuuttujien muutoksia. Monimuuttujamallin avulla tarkasteltiin, onko raskaudenaikainen D-vitamiinitilanne lineaarisesti yhteydessä luumuuttujien arvoihin. Tulokset: Lasten D-vitamiinin saanti ylitti keskimäärin suositukset (KA 12,3 ?g/vrk), mutta 20 %:lla seerumin 25(OH)D-pitoisuus oli riittämätön (< 50 nmol/l). Seurantakäynnin aikaan yhä imetetyillä lapsilla Dvitamiinitilanne oli heikompi kuin ei-imetetyillä (p=0,044). Luun mineraalimäärä (BMC, engl. bone mineral content) oli kasvanut eniten niillä lapsilla, joiden äitien D-vitamiinitilanne oli ollut heikoin raskauden aikana ja vähiten niillä, joilla D-vitamiinitilanne raskausaikana oli ollut riittävä. Tulos ei kuitenkaan yltänyt merkitsevälle tasolle (p=0.069). Muissa luumuuttujissa viitteitä yhteyksistä ei löytynyt. Taustatietoja tarkastellessa havaittiin merkitsevä negatiivinen yhteys raskausajan D-vitamiinitilanteen ja lapsen sairastamien nuhakuumeiden lukumäärän välillä (p=0.044). Johtopäätökset: Lasten D-vitamiinin saanti oli suositusten mukaista, mutta siitä huolimatta osalla lapsista Dvitamiinitilanne ei ollut optimaalinen. Erot BMC:n muutoksessa ryhmien välillä viittaavat saavutuskasvuun eli heikomman D-vitamiinitilanteen vaikutus luustoon kompensoituu BMC:n osalta ensimmäisen elinvuoden aikana. Pitkäkestoisia lisätutkimuksia raskausajan D-vitamiinitilanteen ja lapsen luuston yhteyksistä suuremmilla tutkimusotoksilla tarvitaan.

Visualization of enantiomers and determination of homo- and hetero-nuclear residual dipolar and scalar couplings: The natural abundant C-13 edited J/D-resolved NMR techniques

The simple two dimensional C-13-satellite J/D-resolved experiments have been proposed for the visualization of enantiomers, extraction of homo- and hetero-nuclear residual dipolar couplings and also H-1 chemical shift differences between the enantiomers in the anisotropic medium. The significant advantages of the techniques are in the determination of scalar couplings of bigger organic molecules. The scalar couplings specific to a second abundant spin such as F-19 can be selectively extracted from the severely overlapped spectrum. The methodologies are demonstrated on a chiral molecule aligned in the chiral liquid crystal medium and two different organic molecules in the isotropic solutions. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

X-ray studies on crystalline complexes involving amino acids and peptides. XXI. Structure of a (1:1) complex between L-phenylalanine and D-valine

CsHllNO2.C9HilNO2, Mr = 282.3, P1, a = 5.245 (1), b = 5.424 (1), c = 14.414 (2) A, a = 97.86 (1), fl = 93-69 (2), y = 70-48 (2) °, V= 356 A 3, Z = 1, O m = 1-32 (2), Dx = 1.32 g cm-3, h(Mo Ka) = 0-7107 A, g = 5-9 cm-1, F(000) = 158, T= 298 K, R=0.035 for 1518 observed reflections with I>2tr(I). The molecules aggregate in double layers, one ayer made up of L-phenylalanine molecules and the other of D-valine molecules. Each double layer is stabilized by interactions involving main-chain atoms of both types of molecules. The interactions include hydrogen bonds which give rise to two head-to-tail sequences. The arrangement of molecules in the complex is almost the same as that in the structure of DL-valine (and DL-leucine and DL-isoleucine) except for the change in the side chain of L molecules. The molecules in crystals containing an equal number of L and O hydrophobic amino-acid molecules thus appear to aggregate in a similar fashion, irrespective of the precise details of the side chain.

Modelling studies on neurodegenerative disease causing triplet repeat sequences d(CGG/GCC) and d(CAG/CTG): Duplexes vs Quadruplexes

Model building and molecular mechanics studies have been carried out to examine the potential structures for d(GGC/GCC)5 and d(CAG/CTG)5 that might relate to their biological function and association with triplet repeat expansion diseases. Model building studies suggested that hairpin and quadruplex structures could be formed with these repeat sequences. Molecular mechanics studies have demonstrated that the hairpin and hairpin dimmer structures of triplet repeat sequences formed by looping out of the two strands are as favourable as the corresponding B-DNA type hetero duplex structures. Further, at high salt condition, Greek key type quadruplex structures are energetically comparable with hairpin dimer and B-DNA type duplex structures. All tetrads in the quadruplex structures are well stacked and provide favourable stacking energy values. Interestingly, in the energy minimized hairpin dimer and Greek key type quadruplex structures, all the bases even in the non-G tetrads are cyclically hydrogen bonded, even though the A, C and T-tetrads were not hydrogen bonded in the starting structures.

A nanosecond molecular dynamics study of antiparallel d(G)(7) quadruplex structures: Effect of the coordinated cations

Nanosecond scale molecular dynamics simulations have been performed on antiparallel Greek key type d(G(7)) quadruplex structures with different coordinated ions, namely Na+ and K+ ion, water and Na+ counter ions, using the AMBER force field and Particle Mesh Ewald technique for electrostatic interactions. Antiparallel structures are stable during the simulation, with root mean square deviation values of similar to1.5 Angstrom from the initial structures. Hydrogen bonding patterns within the G-tetrads depend on the nature of the coordinated ion, with the G-tetrad undergoing local structural variation to accommodate different cations. However, alternating syn-anti arrangement of bases along a chain as well as in a quartet is maintained through out the MD simulation. Coordinated Na+ ions, within the quadruplex cavity are quite mobile within the central channel and can even enter or exit from the quadruplex core, whereas coordinated K+ ions are quite immobile. MD studies at 400 K indicate that K+ ion cannot come out from the quadruplex core without breaking the terminal G-tetrads. Smaller grooves in antiparallel structures are better binding sites for hydrated counter ions, while a string of hydrogen bonded water molecules are observed within both the small and large grooves. The hydration free energy for the K+ ion coordinated structure is more favourable than that for the Na+ ion coordinated antiparallel quadruplex structure.

Real-time multipurpose reservoir operation: a case study / Exploitation en temps reacuteel d'un reservoir agrave buts multiples: eacutetude d'un cas

A real-time operational methodology has been developed for multipurpose reservoir operation for irrigation and hydropower generation with application to the Bhadra reservoir system in the state of Karnataka, India. The methodology consists of three phases of computer modelling. In the first phase, the optimal release policy for a given initial storage and inflow is determined using a stochastic dynamic programming (SDP) model. Streamflow forecasting using an adaptive AutoRegressive Integrated Moving Average (ARIMA) model constitutes the second phase. A real-time simulation model is developed in the third phase using the forecast inflows of phase 2 and the operating policy of phase 1. A comparison of the optimal monthly real-time operation with the historical operation demonstrates the relevance, applicability and the relative advantage of the proposed methodology.

N-acetyl-β-D-glucosaminidaasi-entsyymiaktiivisuus normaalimaidossa sekä utaretulehdusta sairastavien lypsylehmien maidossa.

N-acetyl-β-D-glucosaminidaasi (NAGaasi) on glykosidaaseihin kuuluva, solujen lysosomeissa esiintyvä entsyymi, jota vapautuu maitoon utaretulehduksen aikana vaurioituneista utareen epiteelisoluista, neutrofiileistä ja makrofageista. NAGaasientsyymiaktiivisuuden on useissa tutkimuksissa havaittu korreloivan utareen tulehdustilan ja maidon soluluvun (SCC) kanssa ja sitä on ehdotettu käytettäväksi utareen epiteelisolutuhon mittaamiseen yksinään tai yhdistettynä SCC:n määritykseen. Koska saostuminen ei häiritse NAGaasi-entsyymiaktiivisuuden mittausta maidosta, entsyymiaktiivisuus ei muutu maitoa säilytettäessä ja entsyymin mittaaminen on melko yksinkertaista ja nopeaa, menetelmä vaikuttaisi sopivan hyvin seulontatestiksi piileville utaretulehduksille. NAGaasin käyttö on toistaiseksi rajoittunut tutkimuskäyttöön. Sen hyödyntämistä vaikeuttaa se, että terveille lehmille eri tutkimuksissa määritetyissä NAGaasi-entsyymiaktiivisuuden viitearvoissa on suurta vaihtelua. NAGaasi-entsyymiaktiivisuus maidossa on useiden tutkimusten mukaan korkeampi silloin, kun tulehduksen on aiheuttanut jokin merkittävä patogeeni kuin silloin, kun tulehduksen taustalla on vähäpätöinen patogeeni. Lypsykauden vaiheen on havaittu vaikuttavan maidon NAGaasi-entsyymiaktiivisuuteen siten, että aktiivisuudet ovat korkeampia heti poikimisen jälkeen ja lypsykauden lopulla. On myös havaittu, että normaalimaidossa NAGaasi-entsyymiaktiivisuus on hieman korkeampi loppumaidossa kuin alkumaidossa. Poikimakerran vaikutuksista NAGaasi-entsyymiaktiivisuuteen on ristiriitaisia tutkimustuloksia. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli määrittää NAGaasi-entsyymiaktiivisuuden viitearvot terveen sekä utaretulehdusta sairastavan lypsylehmän maidossa, sekä selvittää tulehduksen voimakkuuden, aiheuttajapatogeenin, poikimakerran ja lypsykauden vaiheen vaikutusta kyseisen entsyymin aktiivisuuteen maidossa. Tutkimusaineistossa oli mukana kaikkiaan 838 vuosina 2000–2010 otettua maitonäytettä 62 eri lypsykarjatilalta Suomesta ja Virosta. Normaalimaidon NAGaasi-entsyymiaktiivisuuden viitearvot määritettiin yhdeksältä suomalaiselta lypsykarjatilalta kerätyistä 196 maitonäytteestä, jotka täyttivät asettamamme normaalimaidon kriteerit. Normaalimaidon kriteerit olivat seuraavat: SCC < 100 000, lehmällä ei ole utaretulehduksen oireita, poikimisesta on kulunut aikaa yli 30 vuorokautta ja edellisestä lypsystä yli 6 tuntia. NAGaasi-entsyymiaktiivisuus mitattiin modifioidulla Mattilan menetelmällä (Mattila 1985) vakioiduissa olosuhteissa. Aineisto analysoitiin käyttäen Stata Intercooler tilasto-ohjelman versiota 11.0 (Stata Corporation, Texas, USA). Maidon NAGaasientsyymiaktiivisuuteen terveessä neljänneksessä vaikuttavia tekijöitä tutkittiin lineaarisella sekamallilla, jossa sekoittavana tekijänä oli tila. SCC:n ja NAGaasi-entsyymiaktiivisuuden korrelaatiota arvioitiin terveillä lehmillä, piilevää utaretulehdusta sairastaneilla lehmillä ja koko aineistossa. Korrelaatiot laskettiin Pearsonin korrelaatiokertoimella. Tilastollisesti merkitsevänä raja-arvona kaikissa analyyseissä pidettiin p < 0.05. Normaalimaidon NAGaasi-entsyymiaktiivisuuden viitearvoiksi lehmillä, joilla poikimisesta oli kulunut yli 30 vrk, saatiin 0,09–1,04 pmol/min/μl maitoa. Verrattuna normaalimaidon NAGaasi-entsyymiaktiivisuuksien keskiarvoon (0,56) ja piilevää utaretulehdusta sairastaneiden lehmien NAGaasi-entsyymiaktiivisuuksien keskiarvoon (2,49), kliinistä utaretulehdusta sairastavien lehmien maidon NAGaasi-entsyymiaktiivisuus oli keskimäärin selvästi korkeampi (16,65). Keskiarvoissa oli selvä ero paikallisoireisten (12,24) ja yleisoireisten (17,74) lehmien välillä. Terveiden neljännesten maitonäytteistä määritetyn NAGaasi-entsyymiaktiivisuuden ja SCC:n välillä ei havaittu korrelaatiota. Piilevässä utaretulehduksessa havaittiin positiivinen korrelaatio (0,74) maidon NAGaasientsyymiaktiivisuuden ja SCC:n välillä. NAGaasi-entsyymiaktiivisuuteen vaikuttivat tilastollisesti merkitsevästi SCC, poikimisesta kulunut aika ja poikimakerta. Eri patogeeniryhmien osalta havaitsimme, että neljänneksissä, joista eristettiin vähäpätöinen patogeeni, NAGaasi-entsyymiaktiivisuus oli selvästi matalampi kuin neljänneksissä, joista eristettiin merkittävä patogeeni. NAGaasi-entsyymiaktiivisuuden keskiarvoksi vähäpätöisille patogeeneille (KNS, koryneformi) saatiin 2,82 ja merkittäville patogeeneille (S. aureus, Str. uberis, Str, agalactiae, Str. dysgalactiae, E.coli) 16,87.

Effect of substrate temperature on the properties of ZrO2 films prepared by d.c. reactive magnetron sputtering

Studies of ZrO2 films prepared by d.c. reactive magnetron sputtering are described. The effects of substrate temperature on the packing density, refractive index, extinction coefficient and crystallinity phase have been investigated in the temperature range 25–450 °C. The refractive index varied from 1.84 to 1.95 and extinction coefficient from 2 × 10−3 to 9.6 × 10−3. This was explained on the basis of an increase in packing density from 0.686 to 0.813. The change in packing density has been attributed to a decrease in the oxygen condensation at higher temperatures. Annealing results in a decrease in refractive index and increase in extinction coefficient. The films deposited at 150 °C showed a monoclinic phase which transforms to a tetragonal phase at higher substrate temperatures.