6-α-葡萄糖基转移酶具有催化α-1,4-葡聚糖的外切水解和转糖基化功能,可通过转糖基活性产生非还原端连有α-1,6键的α-葡聚糖,可用于生产环交替糖及其分支衍生物和环异麦芽寡糖等新型功能糖。为了更好地将6-α-葡萄糖基转移酶应用于食品领域,该研究对来源于Bacillus globisporus N75的6-α-葡萄糖基转移酶在食品安全级菌株枯草芽孢杆菌中进行重组表达,并通过表达宿主的选择及优化发酵条件进一步提高重组蛋白产量。结果表明,宿主WHS9更有利于6-α-葡萄糖基转移酶的重组表达,在20 ℃的发酵条件下,胞内外可溶性总酶活力可达2.11 U/mL;在25 ℃添加20 mmol/L海藻糖发酵48 h后,总酶活力可达到2.21 U/mL;优化发酵时间后,发酵36 h总酶活力可达3.14 U/mL,是优化前WHS9表达酶活力的196倍。该研究首次实现了6-α-葡萄糖基转移酶在枯草芽孢杆菌中的重组表达。

1,6-己二胺作为尼龙66的合成单体,其生产主要被国外垄断,传统的己二胺化学合成过程含有剧毒氰化物、技术壁垒高、生产工艺长,碳中和背景下如何利用生物法进行创新突破成为了难题,然而截止目前尚未发现天然的己二胺生物法合成途径。该研究以来源广泛的6-氨基己酸为底物,通过元件适配组装构建己二胺合成路径,并结合发酵强化以提高工程菌株己二胺产量。最终,通过筛选获得性能优良的羧酸还原酶MAB CAR L342E、单转氨酶HATA和双转氨酶组合PatA/VFTA,分别组合后工程菌株的初始己二胺产量可达到3.01 mg/L(DAH4)和8.50 mg/L(DAH37),在此基础上,开展发酵条件优化,1,6-己二胺产量分别达到64.33 mg/L和153.93 mg/L,较优化前分别提高了20.37倍和17.11倍。该研究成功构建了生物法己二胺合成路径,为助力国产化工产品突围提供了技术支持。

为探究茯苓多糖(Poria cocos polysaccharide, PCP)组分对复合乳酸菌冷冻干燥的保护效果,制备茯苓多糖纯化组分,并对其结构进行表征,研究其对复合乳酸菌冷冻干燥的保护效果及作用机理。结果表明,茯苓多糖经分离纯化后得到总糖含量为(96.21±0.39)%的PCP-1,PCP-1的重均分子质量为11 732 Da;主要由葡萄糖和葡萄糖醛酸组成,其摩尔比为0.989∶0.011;PCP-1中存在羟基,同时含有α-糖苷键和β-糖苷键。在基础保护剂中添加PCP-1相较于添加PCP使复合乳酸菌的冻干存活率增加了11.29%。通过扫描电镜观察到添加PCP-1的乳酸菌粉表面更加致密;添加PCP-1后复合乳酸菌的Na⁺-K⁺-ATP酶和乳酸脱氢酶的活力比起添加PCP得到显著增强,分别增加了0.66、1.46 U/mg prot;经过碘化丙啶和二乙酸荧光素双重染色后观察到添加PCP-1的复合乳酸菌的细胞膜完整性得到更好的保持。PCP-1可能是通过羟基的存在形成氢键来降低复合乳酸菌的冻干损伤,提高复合乳酸菌的冻干存活率。

该文系统地综述了甜味剂的分类、代谢特点和优势,并重点探讨了各类甜味剂与人体健康之间的关系。甜味剂根据来源和化学结构可分为天然和人工两大类,其代谢特点因具体类型而异。研究表明,过度摄入人工甜味剂可能与肥胖、糖尿病等疾病风险相关;而天然甜味剂(如糖醇类和甜菊糖苷等)可能具有调节肠道菌群、抗炎抗氧化、保肝等有益作用。该文为后续甜味剂加工方向提供参考,尤其为甜味剂与人体健康研究方向提供理论依据。

三乙酸内酯(triacetic acid lactone, TAL)是一种具有广泛应用前景的聚酮,可用作各种有机化合物的前体。为了提高酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中TAL的产量,该研究利用基因组重复序列整合的方法构建了S.cerevisiae多拷贝整合系统,应用该系统提高TAL的生产。首先以绿色荧光蛋白表征多拷贝Delta1整合,通过截短遗传霉素和潮霉素B两种抗生素基因的启动子以及增加抗生素浓度的方法增加筛选压力,进而提高整合效率和拷贝数,最优参数为将抗生素基因启动子截短至15 bp的同时采用160 μg/mL的抗生素。将该优化系统随后用于新的多拷贝整合位点Delta2的表征。最后应用该系统合成TAL,通过HPLC分析TAL产量。结果表明,利用Delta1和Delta2序列表征绿色荧光蛋白的最高拷贝数分别为10和7,Delta1略优于Delta2。应用该系统在S.cerevisiae中合成TAL,Delta1和Delta2的产量分别为1.50、1.17 mmol/L,比单拷贝菌株产量分别提高460%和337%。该多拷贝系统有效提高了TAL的产量,为S.cerevisiae异源途径的表达提供了一种高效、模块化的多拷贝整合方法。

重组胶原蛋白是一种具有广泛应用潜力的生物材料,近年来引起了生物医学、组织工程等众多领域的关注。胶原蛋白的3股螺旋结构赋予其独特的生物学功能和生物相容性,但也增加了其在微生物系统中表达的复杂性。该研究以细菌胶原蛋白V-B作为模式蛋白,通过对表达元件的优化,促进重组胶原蛋白在谷氨酸棒杆菌中的表达。首先通过启动子筛选和发酵时长优化,获得介导V-B表达的最优启动子tac-R0。接着利用RBS calculator设计核糖体结合位点(ribosomal binding site, RBS)和间隔序列(aligned spacing, AS)的突变文库,得到与tac-R0启动子搭配组合的最优RBS和AS,使V-B的产量提高至514 mg/L。此外,通过多基因表达盒的串联组合策略,将多个目的基因串联,最终V-B的产量较初始水平提高了8.4倍,达697 mg/L,该研究为重组胶原蛋白的工业化生产提供了基础。

近年来,全球气候变暖导致葡萄的糖含量不断增高,进而导致葡萄酒酒度逐渐升高,乙醇含量过高会影响葡萄酒的风味特征以及人类的身体健康。因此,如何有效降低葡萄酒中的乙醇含量,受到越来越多的关注。深入研究酿酒酵母乙醇代谢调控机制,选育低产乙醇酿酒酵母对解决葡萄酒中酒精度过高带来的葡萄酒品质问题具有重要意义。本文综述了酿酒酵母乙醇代谢途径及其调控基因,解析酿酒酵母调控乙醇生成的分子机制,总结了低产乙醇酵母菌株选育的常用方法,以期获取优良的低产乙醇菌株,为实现葡萄酒中乙醇含量的精准调控提供参考。

该研究以树灵芝(Ganoderma sessile,SCAU-My1)为发酵菌株,采用菌丝体液态发酵制备种子,参考食用菌栽培技术进行菌丝体复合材料(mycelium-base composites,MBCs)制备。分别以麻秆和玉米秸秆为主要原料,接种上述菌丝体液态种后,固态发酵培养5 d,从而制备可生物降解的MBCs。首先,对树灵芝的菌丝体液态发酵种子培养基及培养条件进行了优化,研究碳源、氮源、发酵温度等因素对菌丝体生物量的影响。结果表明,最佳制种培养基配方为:玉米淀粉25 g/L、黄豆粉14 g/L、KH₂PO₄3 g/L、7H₂0·MgSO₄3 g/L;最佳培养条件为:发酵温度28 ℃,初始pH 5.5,接种量5%,装瓶量150 mL/500 mL,转速为180 r/min。在此条件下,种子液菌丝体生物量达18.73 g/L,较优化前的13.90 g/L,提高了34.7%。制备的MBCs在形变发生50%时,玉米秸秆-菌丝体复合材料(C-MBCs)压缩应力为聚乙烯(expanded polystyrene,EPS)材料的5.4倍,为麻秆-菌丝体复合材料(H-MBCs)的0.6倍;在热重分析中,经过600 ℃热处理C-MBCs质量剩余约39%,H-MBCs质量剩余约33%,而EPS材料质量仅剩1.08%,说明玉米秸秆或麻秆制成的MBCs承重能力、热稳定性均优于EPS材料。此结果可为菌丝体复合材料替代发泡塑料作为缓冲包装材料提供有意义的参考。

鱿鱼属于软体动物门头足纲,其存活时间短、繁殖速度快、营养全面丰富、蛋白质高、脂肪含量少和热量低。鱿鱼皮占鱿鱼加工废弃物的8%~13%,充分利用鱿鱼皮可防止资源浪费。该文综述了鱿鱼皮的营养成分、脱皮方法、胶原蛋白和明胶的提取方法及具有抗氧化活性、抗高血压、抗皮肤老化、抗肿瘤活性、抗冻性等活性的鱿鱼皮胶原蛋白肽的制备方法。并介绍了鱿鱼皮胶原类产品在食品、医疗、化妆品、药妆品等行业的应用。该文通过对鱿鱼皮加工利用研究进展的系统性介绍,旨在为鱿鱼皮深加工提供理论依据,促进我国水产品加工行业的持续健康发展。未来研究重点应优化鱿鱼皮胶原蛋白的提取工艺,提高其目标肽筛选的靶向性,并开展活性临床验证研究,以期为鱿鱼皮的开发及高值化利用提供参考。

‘翠香’猕猴桃采购时通常质地较硬,需经贮藏软化后方可食用,然而猕猴桃属于呼吸跃变型果实,易出现集中成熟现象,家庭贮藏期间猕猴桃果实品质演变不可控,易导致消费体验不佳,购买欲望降低。该研究基于理化特性、感官品质、香气特征等维度系统解析了‘翠香’猕猴桃在家庭贮藏条件下果实品质演变规律。就理化特性而言,家庭贮藏期间猕猴桃果实可滴定酸含量及硬度显著降低,总可溶性固形物含量、糖酸比和失重率呈显著上升趋势。基于上述指标的相关性,选用硬度指标建立零级动力学货架期预测模型,且该模型具有良好的精度和可靠性。同时,人工感官评价表明,除外观得分在贮藏期间持续降低外,其感官指标如色泽、香气、滋味、质地等得分显著上升,在第11天时达峰值,故‘翠香’猕猴桃人工感官总得分在采后家庭贮藏第11天时最高,此时最宜食用。采用气相色谱-质谱联用技术对猕猴桃香气特征进行评价,共检测出513种挥发性有机化合物,酯类物质含量在不同家庭贮藏阶段猕猴桃样品中均表现出最高的占比,萜类物质则在种类上表现出最高的占比。第1天和第7天的挥发性物质含量更丰富,香气更为复杂,醛类物质含量最高,具有突出的草本植物气息;第11天时酯类物质在总挥发性成分中的占比显著高于第1天和第7天,果香味和甜味更为馥郁。

以葡萄牙棒孢酵母(Clavispora lusitaniae CP-1,CP-1)为转化菌株,研究其对陈皮乙醇提取物总酚、总黄酮、主要黄酮类化合物和抗氧化活性的影响。采用高效液相色谱法测定主要黄酮类化合物含量,DPPH法、ABTS法、铁离子还原能力(Ferric reducing ability of plasma, FRAP)法和氧自由基吸收能力(Oxygen radical absorbance capacity,ORAC)法测量抗氧化活性,正交试验设计优化CP-1对橙皮苷的转化条件。结果表明,陈皮乙醇提取物经CP-1转化24 h之后,其总酚、总黄酮含量分别升高42.22%、9.46%;随着转化时间的延长,橙皮素含量升高7.52倍;柚皮素和橙皮素-7-O-葡萄糖苷含量在8 h达到最大值,之后便逐渐降低;芸香柚皮苷、橙皮苷、川陈皮素和橘皮素含量均逐渐降低,分别降低85.10%、88.86%、72.13%和81.82%。CP-1可将芸香柚皮苷、橙皮苷分别转化为柚皮素-7-O-葡萄糖苷和柚皮素、橙皮素-7-O-葡萄糖苷和橙皮素。参与转化的α-L-鼠李糖苷酶和β-D-葡萄糖苷酶主要存在于细胞内酶和细胞碎片中。CP-1亦可增强陈皮乙醇提取物的抗氧化活性,DPPH值、ABTS值和FRAP值分别提高20.66%、9.73%和9.84%,而ORAC值降低3.30%。以橙皮苷为底物建立CP-1的转化工艺,经过正交试验优化得到的最佳工艺条件为:pH 6.5,菌液浓度4.9×10⁹ CFU/mL,橙皮苷浓度2.5 mmol/L。该研究结果为研究微生物转化柑橘黄酮类化合物的作用机制提供理论基础,对于柑橘皮渣高值化利用具有重要意义。

为了改善不同果块竹笋软罐头的质地及提高其食用品质,该文探究了超高压(ultra-high pressure, UHP)及热处理(thermal processing, TP)对半条状、丝状、片状及丁状等不同果块竹笋的硬度、汤汁黏度及pH、相对电导率、微观结构、纤维素及木质素含量、果胶含量及酯化度等影响。结果表明,经UHP和TP后,与热烫对照相比,半条状、丝状、片状、丁状果块硬度分别下降了3.2%、8.6%、14.7%、23.5%和37.4%、46.2%、52.4%、64.8%;加工后罐头汤汁黏度及pH随着果块体积的减小而升高,TP汤汁黏度远高于UHP;微观结构显示UHP后细胞排列更为紧密,而TP后细胞间隙增大,且TP电导率远高于UHP,果块越小加工后细胞破损越严重、电导率越大;与TP相比,UHP竹笋有更高的螯合性果胶(chelator soluble pectin, CSP)和碱溶性果胶(sodium carbonate soluble pectin, NSP)以及更低的水溶性果胶(water soluble pectin, WSP),果块越小加工后其CSP、NSP越低,WSP越高;UHP果胶酯化度显著低于TP,但不同果块之间酯化度无显著差异;UHP/TP后不同果块纤维素及木质素含量未产生显著变化。综上,加工后不同果块竹笋的质地保持效果由高到低依次为:半条状＞丝状＞片状＞丁状,且与TP相比,UHP能更好地保持竹笋质地。

该研究以23株乳酸菌为研究对象,以产双乙酰能力及乙偶姻还原酶、α-乙酰乳酸脱羧酶、双乙酰还原酶活力等指标评价菌株产双乙酰能力;同时结合自溶度、产酸水平等指标筛选适用于奶酪体系的附属发酵剂菌株;并用加速成熟模型验证相关菌株对切达奶酪品质的影响。结果表明,不同附属发酵剂菌株显著影响切达奶酪的风味,但是对切达奶酪成熟期间的基本成分变化、蛋白水解情况和质构变化无显著影响。添加具有高产双乙酰能力菌株CCFM 601的切达奶酪组在成熟过程中生成的双乙酰含量较高、奶香味较强,且随成熟时间延长,双乙酰下降速度较慢。因此在切达奶酪加工中添加高产双乙酰能力的附属发酵剂菌株,可在切达奶酪成熟过程中可赋予其更多奶香味。

原料与发酵程度影响发酵普洱茶菌群生长代谢,最终影响发酵品质。该研究通过16S rRNA、内源转录间隔区扩增子测序研究原料与发酵程度对发酵菌群和品质的影响。结果表明,高发酵程度普洱茶原核菌群丰度和多样性显著提高,真核菌群丰度显著降低。与浅发酵相比,高程度发酵更利于提高普洱茶可溶性多糖、木质素、总黄酮、蛋白质、茶褐素的含量。茶梗发酵显著提高Pseudomonas(86.78%)丰度,降低蛋白质含量。添加蜂蜜显著提高Aspergillus(87.47%)丰度,提高茶褐素含量。黄片发酵综合提高Aspergillus(31.90%)、Thermomyces(41.91%)、Rhizomucor(20.09%)、Pseudomonas(40.46%)与Bacillus(21.44%)的丰度,提高可溶性多糖含量。通过PICRUSt2功能预测发现,发酵程度对发酵普洱茶菌群的影响大于发酵原料。通过冗余分析发现,游离氨基酸、木质素、纤维素和茶褐素与真核菌群显著相关,蛋白质、可溶性多糖与原核菌群显著相关。该研究为普洱茶发酵工艺的菌种改良提供理论依据。

食品安全级工业微生物地衣芽胞杆菌(Bacillus licheniformis)与模式微生物相比,严重缺乏质粒载体等合成生物学标准化遗传工具,导致其研究与应用受到限制。该研究首先建立了质粒特性在地衣芽孢杆菌中的评价方法,由此鉴定获得了高效复制原点。在此基础上进一步解析了复制原点中茎环结构影响质粒拷贝数和稳定性的分子机制,并理性设计了系列人工复制原点。结果表明,枯草芽孢杆菌来源的复制原点ORIT5拷贝数是pHY300内源复制原点的2.15倍(达到40.2),同时具有更高的稳定性。3′端增加1个motif为TCCGCC茎环的人工复制原点pT1,拷贝数进一步提升至62.2,稳定性提高36%。以麦芽寡糖基海藻糖合成酶为报告蛋白,携带pT1复制原点的重组菌发酵最高酶活力达到8 726.7 U/mL,比出发菌株提高了43.9%。人工复制原点的开发与应用为地衣芽孢杆菌表达系统的改进和完善奠定了基础。

生物反应器是生物医药和生物技术产业的核心装备,全球生物反应器市场规模逐年增长,将成为装备制造领域重要的增长点。随着合成生物学和人工智能技术的迅猛发展,高通量、微型化生物反应器已开始应用于工艺开发和优化,大型生物反应器则朝着低能耗、智能化方向发展。生物反应器流场结构的复杂性是导致生物过程放大困难的关键问题之一,需要对反应器内的混合、传质、剪切等要素进行综合研究。为了提高生物反应器效率,需要采用人工智能和机器学习等技术进行数据采集和优化。未来结合生物技术、信息技术和控制技术的高集成度智能生物反应器将在多个领域有更广阔的发展空间。

在目前的Ⅱ型糖尿病(type 2 diabetes,T2DM)研究领域中,由于青稞具有低糖指数和富含膳食纤维的特性,吸引了广泛的科学关注,并有望成为改善血糖控制的潜在策略。该研究旨在探讨青稞汁及其乳酸发酵饮品对db/db小鼠糖脂代谢的调节效果和肠道菌群的影响。对25只db/db小鼠进行为期4周的青稞饮品干预,监测体重、血糖相关生化指标和微生物多样性。结果表明,青稞汁及其乳酸发酵饮品通过不同机制调节小鼠的血糖和血脂水平。乳酸发酵饮品在血糖控制上表现出显著效果,同时改善了血脂代谢,降低了甘油三酯和总胆固醇水平,并促使肠道中有益菌群的富集。综上所述,研究深入剖析了青稞汁及其乳酸发酵饮品与糖脂代谢的潜在联系,为T2DM的治疗和管理提供了新的思路和方向。

姜黄素是从姜科植物中提取出来的天然多酚类物质,食品中添加姜黄素能使食品具有独特色泽,赋予食品特殊香味。另外,姜黄素药用价值显著,能提高人体免疫力和加速机体代谢。此外,姜黄素具有消炎抗菌、抗氧化、降脂和利胆等多种生物活性,已在食品、医药学及动物生产等领域中得到良好的应用,但其水溶性和稳定性较差的特点,局限了其应用范围。为此,该文章将对姜黄素的理化性质、提取、功能特性、应用情况及其增溶技术进行综述,为姜黄素的进一步研究提供参考。

茉莉花香因其独特的芬芳深受人们喜爱。乙酸苄酯作为茉莉花香味的核心成分,在食品、化妆品和制药等行业具有广泛的应用。目前,乙酸苄酯的生产严重依赖化学合成。该研究在大肠杆菌中创建了乙酸苄酯的从头合成途径,通过微生物发酵实现以甘油为碳源合成乙酸苄酯。首先,该研究采用模块化方法,在BL21(DE3)中协同表达9种功能酶,构建了乙酸苄酯合成途径,获得菌株BZ04,通过两相发酵法实现从头合成(85.55±10.85) mg/L乙酸苄酯;然后,通过优化筛选不同来源的合成途径关键酶酰基转移酶,提高了乙酸苄酯产量。并在摇瓶发酵水平,优化了培养基中碳源、添加增溶剂以及增加O₂的供应等发酵培养条件,进一步提高了乙酸苄酯产量。最后,在最佳发酵条件下,获得的工程菌株BZ05在摇瓶发酵水平,以甘油为简单碳源,合成了(592.22±36.95) mg/L的乙酸苄酯,相较于起始,乙酸苄酯产量提高了7倍。该研究实现了微生物发酵法从头合成乙酸苄酯,为乙酸苄酯的合成提供了一种绿色、可持续的生产方法。

餐食与美酒的相得益彰一直是人民群众对美好生活的追求之一。学术界对餐酒搭配的研究兴趣正在快速增长,但目前仍缺乏科学的实证证据。该研究首次采用被试内实验设计,运用相关分析、方差分析等方法,探讨消费者的味觉体验与白酒香型相互搭配的喜好度。结果表明,4种典型的中国白酒(清雅、豉香、浓香、酱香)均会显著地削弱甜味、酸味。此外,浓香型白酒削弱苦味,而酱香型白酒削弱鲜味。消费者对不同香型白酒和味觉搭配的喜好度存在显著差异,而喜好度与味觉强度变化、购买意愿和推荐度显著相关。4种香型白酒与酸味搭配的喜好度最高,但不同香型白酒适宜搭配的其他几种味觉存在差异性。除了酸味,豉香型和清雅型与甜、咸味的搭配满意度较高,而浓香型和酱香型则更适配甜、鲜味。该研究以味觉溶液诱发基础味觉体验,并探讨其与不同香型白酒的搭配喜好度,为餐酒搭配更进一步的研究奠定了基础。