食品用微生物菌种是我国传统发酵食品产业的重要种质资源。该文在第一版的基础上,对分离自我国酒类、乳制品类、调味品类和发酵茶等传统发酵食品的微生物菌种进行了收集、补充和整理,形成了第二版中国传统发酵食品用微生物菌种名单。该名单共涵盖56个属124种,包括细菌74种,酵母22种和丝状真菌28种;较第一版新增菌种49种,主要涵盖醋杆菌属(Acetobacter spp.)、芽胞杆菌属(Bacillus spp.)、伴生乳杆菌属(Companilactobacillus spp.)、乳球菌属(Lactococcus spp.)、魏斯氏菌属(Weissella spp.)、梭菌属(Clostridium spp.)、假丝酵母属(Candida spp.)、德巴利酵母属(Debaryomyces spp.)、毕赤酵母属(Pichia spp.)、曲霉属(Aspergillus spp.)、散囊菌属(Eurotium spp.)和根霉属(Rhizopus spp.)等。更新了第一版名单中41个菌种的分类学信息。该研究为补充和完善我国传统发酵食品用微生物菌种的应用及管理,促进我国发酵食品产业健康发展提供了参考和依据。

现有柠檬酸生产以黑曲霉孢子直接接种,种子延滞期长,发酵水平波动大。针对上述问题,提出孢子预培养策略缩短种子培养周期,通过颗粒物添加和振荡分散调控菌丝球形态均一性。研究获得了最适的孢子预培养条件:碳源为葡萄糖,氮源为玉米浆,Ca²⁺浓度为10 mmol/L,初始pH为5.0,温度为35 ℃,初始孢子浓度为0.8×10⁷ CFU/mL,在有氧条件下培养10 h。研究发现,孢子萌发前,颗粒物对孢子凝聚和菌丝球形态影响显著(P<0.05),发芽孢子的凝聚对最终菌丝球形态起决定性作用。同时,小菌丝球会导致发酵产酸速率显著提高(P<0.05)。最后,在5 000 L规模工艺放大中,种子培养周期缩短12 h以上,成球率增加了18.3%,最大产酸速率提高了7.5%,发酵强度增加0.14 g/(L·h),发酵周期缩短2 h,糖酸转化率升高1.2%。该研究对提升柠檬酸生产效率具有重要参考意义。

米曲霉蛋白酶活力对酱油发酵的蛋白质利用率和酱油风味有重要影响。为提高米曲霉突变株的选育效率,以碘化丙啶和荧光素二乙酸酯为染色剂,构建了基于流式细胞术的高通量筛选方法。经过4轮常压室温等离子体诱变,筛选得到蛋白酶活力较出发菌(米曲霉沪酿3.042)提高145.6%的突变株H34。蛋白质电泳、质谱和实时荧光定量PCR分析表明,H34中增加的蛋白酶主要包括酸性蛋白酶(aspergillopepsin-1)、碱性蛋白酶(alkaline protease)和中性蛋白酶(neutral protease 2 homolog AO090001000135)。实验室酱油模拟发酵显示,突变株H34发酵生产的酱油在总氮、氨基酸态氮、有机酸、氨基酸和风味物质成分等方面均优于出发菌。研究结果在为酱油发酵提供了优良菌株的同时,也为其他丝状真菌的诱变选育提供了重要方法学参考。

玉米醇溶蛋白是玉米胚乳中的主要蛋白质,具有自组装特性,已经作为食品级皮克林乳液的稳定剂被广泛研究。该文阐述了玉米醇溶蛋白复合纳米颗粒间相互作用对皮克林乳液界面结构和乳液特性的调控,对不同种类玉米醇溶蛋白复合纳米粒子稳定的皮克林乳液及其性质表征方法进行综述,并介绍了其在食品方面的应用,以期为基于玉米醇溶蛋白颗粒稳定的食品级皮克林乳液的发展提供一些参考。

维生素MK-4在食品、保健和制药工业中被广泛用于膳食补充剂和药物治疗。为了获得1株四烯甲萘醌MK-4的高产菌株,对细胞膜的稳态进行了系统的分析和优化。首先,对出发菌株Bacillus subtilis BC04细胞膜的完整性相关的基因进行整合分析,发现膜蛋白相关基因srfAD对MK-4的积累有重要的影响;然后对流动性、渗透性相关基因进行整合分析,找到了影响MK-4积累的基因ypkP和fadR。通过组合优化,确定优势菌株为BF14,其整合了基因srfAD、ypkP,敲除了基因fadR。BF14在40 ℃条件下,摇瓶发酵7 d,产量达到(213.80±2.16) mg/L,比优化前提高了19.51%。基于上述结果,在3 L发酵罐中进行发酵条件优化,确定了初始葡萄糖质量浓度为10 g/L,补料维持葡萄糖质量浓度4~10 g/L的分批发酵工艺,最终MK-4的产量达到(249.65±2.34)mg/L,较摇瓶水平提高了16.77%,生产强度为2.08 mg/(L·h)。研究表明,优化细胞膜的稳态可以有效提高菌株生产MK-4的能力,该成果为进一步提升工业水平MK-4发酵性能奠定了基础。

L-酪氨酸是多种有价值的次级代谢产物的通用前体。地衣芽胞杆菌中芳香族氨基酸合成是通过莽草酸途径进行,但代谢调控的潜在机制仍不清楚。该研究对地衣芽胞杆菌合成酪氨酸过程中莽草酸途径代谢节点进行挖掘。通过发酵优化、提升细胞摄氧能力、荧光定量PCR检测途径基因转录水平、多个节点基因的不同组合方式过表达以及莽草酸补加等策略,对莽草酸途径代谢节点进行挖掘。在最优发酵条件下,重组菌HGPA合成酪氨酸单位菌体产量可以达到71 mg/L。荧光定量PCR结果表明,vgb基因的过表达后aroC和aroD基因转录水平分别是原始菌的2.57和2.91倍,酪氨酸单位菌体产量从71 mg/L提升至100 mg/L,提升了40.8%。在HGPA的基础上分别过表达基因aroC,aroD和aroK,其中HGPAD与HGPAK重组菌酪氨酸合成量可以达到1 200 mg/L。发酵过程中补加5 g/L莽草酸时,HGPA与HGPAK的酪氨酸合成分别可以达到1 311和1 490 mg/L。aroD和aroK是地衣芽胞杆菌合成酪氨酸过程中莽草酸途径的重要代谢节点。aroD和aroK的过表达可以提升L-酪氨酸的合成但是不能彻底解除节点代谢流的限制。该研究为进一步实现地衣芽胞杆菌工业生产L-酪氨酸及其高价值衍生物的应用潜能奠定了基础。

大曲在中国白酒酿造过程中起着至关重要的作用,经未灭菌的原料固态发酵而成。为了探究不同产地小麦原料微生物组成对大曲风味的影响,为制曲原料的选择提供参考建议。通过细菌16S rDNA全长区和真菌ITS区测序,揭示了来自贵州等不同地区的21个小麦样品的微生物群落结构。小麦样品微生物区系聚类分析表明不同产地小麦样品微生物组成存在差异。模拟固态发酵制备大曲,利用顶空固相微萃取结合GC-MS分析大曲的风味物质。结果表明,小麦原料优势细菌属包括泛菌属(Pantoea)、假单胞菌属(Pseudomonas)和Massilia;优势真菌属为链格孢属(Alternaria)、Epicoccum和枝孢属(Cladosporium)。模拟大曲以四甲基吡嗪和2,3-丁二醇为主要的风味物质,小麦样品微生物组成与大曲风味物质组成有密切的相关性。该研究可指导制曲小麦原料的选择以保持风味的一致性,对探究小麦原料微生物与大曲风味之间的关系和规律有重要参考价值。

为研究不同乳酸菌在豆浆中的生长情况,筛选出适合豆浆发酵的菌种组合,从酸奶发酵剂中分离出乳酸菌26株,其中包括嗜热链球菌9株,保加利亚乳杆菌5株,嗜酸乳杆菌3株,副干酪乳杆菌2株,乳双歧杆菌2株,植物乳杆菌、发酵乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、瑞氏乳杆菌和长双歧杆菌各1株,从中选出9株乳杆菌和2株双歧杆菌分别和1株嗜热链球菌CG45-1进行混合发酵,分析发酵产品的微生物组成、质构特性以及游离氨基和风味物质含量。结果表明,保加利亚乳杆菌CG90-2具有较强的蛋白水解活性,由它制备的发酵豆乳中的游离氨基含量为0.958 mg/g(以亮氨酸计)。植物乳杆菌CG47-2和鼠李糖乳杆菌CGS-1风味物质产生能力较强,发酵豆乳中2,3-丁二酮含量分别为0.477 22和0.618 99 mg/kg。而发酵乳杆菌CGF-1和副干酪乳杆菌CG3K-2的发酵产品质构特性较好。综合分析,嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌、副干酪乳杆菌、发酵乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、植物乳杆菌的乳酸菌组合适合于发酵豆浆,可应用于开发适合豆浆发酵的发酵剂。

α-香树脂醇、羽扇豆醇和计曼尼醇作为重要的五环三萜化合物,具有抗炎、抗肿瘤、抗病毒等多种药理学功能。为构建五环三萜酿酒酵母细胞工厂,该研究运用CRISPR/Cas9技术,分别将编码长春花来源的α-香树脂醇合酶、洋甘草来源的羽扇豆醇合酶和羊蹄甲来源的计曼尼醇合酶的基因整合至酿酒酵母基因组上,获得工程菌株S01、S02和S03。工程菌株在YPG培养基中发酵48 h,S01能生产50.7 mg/L α-香树脂醇,S02羽扇豆醇产量达到45.8 mg/L,S03计曼尼醇产量为17.6 mg/L,表明五环三萜酿酒酵母细胞工厂构建成功。进一步在S01、S02和S03中过表达甲羟戊酸途径中的关键酶:鲨烯环氧酶,增加前体物质2,3-氧化鲨烯的供应,最终α-香树脂醇、羽扇豆醇和计曼尼醇产量分别达96.3、91.6和38.7 mg/L。该研究建立了三萜微生物合成平台,为构建五环三萜酸及其衍生物酿酒酵母细胞工厂奠定了理论和技术基础。

甜菊糖苷是一种天然的低热量、高甜度甜味剂,也是近年来广受关注的蔗糖替代品,它可以有效地弥补许多人工甜味剂的缺点,符合人们对健康理念的要求。目前已发现甜菊糖苷有30多种,部分作为甜味剂已经开始应用于食品工业中。该文主要介绍了几种主要的甜菊糖苷种类以及它们在食品工业中的应用情况。

中链二元羧酸是一类含有两个羧基的直链饱和有机酸,是制备高分子材料、橡胶、药物、染料等产品的重要原料。然而目前中链二元羧酸的工业化生产主要依赖于化学合成法,导致氮氧化物等污染物过度排放。为了实现中链二元羧酸的清洁生产,开发基于微生物发酵的生产方法迫在眉睫。以下就丁二酸、戊二酸、己二酸以及碳数更多的庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸的最新研究进展进行综述,从应用价值、传统生产方式以及生物法合成方式等角度对中链二元羧酸展开介绍,并对其今后的研究方向进行展望。

随着检测仪器和分析方法的不断发展,对白酒中各种成分的深入挖掘已成为研究热点。文章主要介绍了白酒中风味成分的研究现状,概述了白酒中萜烯类、吡嗪类、芳香族类3种健康成分的作用功效,总结了白酒中可能存在的风险成分,并对今后白酒在生产、研究等方面的深入发展做了展望,以期为白酒生产者、研究者及消费者正确认识白酒提供参考。

该研究为提高菌株L-半胱氨酸合成能力,首先在摇瓶发酵中利用响应面分析方法对培养基组分进行了优化;其次,结合甜菜碱、氨基酸等物质的添加,在2 L发酵罐中进行了发酵放大优化。实验确定了较优的培养基成分,为葡萄糖(42.69 g/L)、硫酸铵(7.77 g/L)、酵母粉(6.53 g/L)、硫代硫酸钠(6.22 g/L);优化后L-半胱氨酸的产量显著提升,摇瓶发酵达到3.85 g/L,较优化前提高了169％。2 L发酵罐放大试验结果表明,结合外源物质添加,发酵47 h后L-半胱氨酸产量可达10.25 g/L。以上结果为后续L-半胱氨酸的工业化发酵生产奠定了基础。

D-阿洛酮糖是一种具有保健功能的稀有糖,目前其生产主要利用D-阿洛酮糖3-差向异构酶(D-psicose 3-epimerase,DPE)将D-果糖转化为D-阿洛酮糖,但该反应转化率低,仅能达到30%左右。基于L-鼠李树胶糖激酶(L-rhamnulose kinase,RhaB)的“磷酸化-脱磷酸”级联反应可提高反应转化率,然而目前有关RhaB的研究较少。该文研究了一种新型来源福氏志贺菌(Shigella flexneri 2a str.301)来源的RhaB,从福氏志贺菌(S.flexneri 2a str.301)的基因组DNA中克隆得到RhaB基因,将其与质粒载体pET28a连接,在 Escherichia coli BL21(DE3)中诱导表达。构建突变菌株RhaB^E437Q,将酶活性提高了10倍,且大部分包涵体蛋白变为可溶性蛋白。利用载体上组氨酸标签对重组酶分离纯化,对其酶学性质进行了一系列研究。结果表明,重组蛋白RhaB^E437Q为单体蛋白,分子质量为54 kDa;最适反应条件为40 ℃,pH 8.5,Mn²⁺;其只对C-3构型为R构型的糖有催化活性;将其与底物D-阿洛酮糖进行分子对接,对其催化机制进行了初步研究。

黑曲霉(Aspergillus niger)是食品工业中重要的生产菌株,广泛应用于酶和有机酸生产。为提高黑曲霉遗传操作效率,对黑曲霉转化及重组菌株筛选策略进行优化。基于已报道的最佳转化条件对黑曲霉AG11进行电转化、农杆菌介导和聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)介导转化(Agrobacterium-mediated and PEG-mediated transformation,PMT),单个潮霉素转化板分别得到0、30和6个转化子。其中,PMT的转化子阳性率最高。基于优化后的原生质体制备条件:0.8~1 g松散的菌丝球于10 mL Yatalase溶液(0.8 mg/mL,pH 5.5)反应2.5 h,获得原生质体并进行PMT,转化效率较优化前提高14倍。为提高转化子筛选效率,将融合绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)的天冬酰胺酶(asparaginase,ASN)基因整合至黑曲霉AG11糖化酶位点,并通过流式细胞仪分选表达ASN的孢子。分选结果显示,0.3%的孢子能表达GFP(共筛选30万个孢子)。酶活力分析表明,65%表达GFP的孢子能表达ASN。研究结果将为黑曲霉基因编辑提供重要方法学基础。

便秘(constipation)是一类常见的胃肠道疾病,其发病率呈逐年上升的趋势。临床研究发现,便秘患者肠道菌群失调。通过赋予机体一定量的活性益生菌来调节肠道菌群,已然成为治疗便秘的重要手段。因此,该研究选取2株具有不同缓解便秘效果的副干酪乳杆菌进行研究。通过对便秘相关指标的检测,再次证实仅有来源于健康成人粪便中的副干酪乳杆菌LPC-F具有缓解便秘的作用。进一步通过对便秘相关胃肠调节肽、血清中炎症因子、结肠Cajal间质细胞的数量、肠道菌群及其代谢产物短链脂肪酸等指标进行检测,解析副干酪乳杆菌LPC-F缓解便秘的可能方式。结果表明副干酪乳杆菌LPC-F可能通过改变肠道菌群的结构,提高肠道内乙酸的水平,乙酸则通过刺激肠嗜铬细胞释放5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT),释放入肠腔的5-HT通过与其受体相结合,促进结肠Cajal间质细胞(interstitial cells of Cajal, ICC)的增殖,从而最终增强肠蠕动缓解便秘。

淀粉是一种天然多糖,具有价廉、易得和可降解的优点,但其较强的亲水性导致淀粉膜的机械性能较差,需要与一些高分子材料进行共混改性。传统高分子材料与淀粉的相容性较差,需要添加相容剂增加两者的相容性与界面强度。该文主要介绍了反应性相容剂和非反应性相容剂的种类和性质,以及两类相容剂对淀粉复合膜微观结构、热稳定性、机械性能和阻隔性能的影响,对淀粉基薄膜生产过程中选择合适的相容剂具有指导作用。

为获得具有低产乙醇特性的优良本土有孢汉逊酵母菌株,利用模拟葡萄汁发酵评估了来自宁夏、甘肃、陕西和新疆葡萄酒产区的53株本土有孢汉逊酵母的产乙醇能力。筛选获得4株乙醇产率较低且发酵速率较快的有孢汉逊酵母,分别是仙人掌有孢汉逊酵母(Hanseniaspora opuntiae)HoA-1-3、HoC-4-2和葡萄汁有孢汉逊酵母(Hanseniaspora uvarum)HuB-2-2、HuC-3-2,并进一步考察了其葡萄酒酿造特性。结果表明,与酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)NX11424相比,HoA-1-3、HoC-4-2、HuB-2-2和HuC-3-2的乙醇产率分别降低23.87%、19.25%、10.74%和18.74%。4株有孢汉逊酵母均能耐受400 g/L糖、300 mg/L SO₂、pH 2.8、10 ℃低温、40 ℃高温,均不具有针对酿酒酵母NX11424的嗜杀活性,此外,HoA-1-3和HoC-4-2可以耐受6%酒精度,HoC-4-2和HuC-3-2均不产H₂S。最终,筛选得到能降低乙醇产率且酿造特性较好的本土仙人掌有孢汉逊酵母HoC-4-2和葡萄汁有孢汉逊酵母HuC-3-2,为低产乙醇非酿酒酵母的开发和应用奠定了基础。

以婴儿肠道来源的乳双歧杆菌BL-99为研究对象,收集9株其他来源的动物双歧杆菌作为参考菌株,涵盖8株动物双歧杆菌乳亚种,1株动物双歧杆菌动物亚种。采用形态学、生理生化、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry, MALDI-TOF MS)鉴定技术和全基因组测序技术,建立了适用于菌株BL-99的菌株鉴定方法。结果表明,菌株BL-99的MALDI-TOF MS鉴定比对值为2.38,与模式菌株的平均核苷酸一致性值为99.97%,鉴定为动物双歧杆菌(Bifidobacterium animalis),通过全基因组中groEL基因序列分析,进一步确定菌株BL-99为动物双歧杆菌乳亚种(Bifidobacterium animalis subsp. lactis)。对B.animalis subsp. lactis BL-99和参考菌株的1 562个共有核心基因开展多位点序列分型分析,该菌株可与其他参考菌株有效区分。以该菌株的基因组序列为参考,开展单核苷酸多态性分析,不同培养代数的B.animalis subsp.lactis BL-99间的单核苷酸位点差异为0,各参考菌株与B.animalis subsp. lactis BL-99的单核苷酸位点差异均大于32,系统发育分析表明该方法可以有效区分B.animalis subsp. lactis BL-99与其他参考菌株。益生菌的安全性和功能性评价均在菌株水平具有特异性,研究建立的表型、基因型相结合的菌株鉴定方法可为菌株鉴定标准提供有效技术支撑,对促进益生菌在食品行业更加安全和广泛的应用具有重要意义。

由于红外线具有穿透性,热量在物料内部率先集聚,温度梯度与湿度梯度相一致,可加快物料的干燥速率。红外辐射技术具有热损失小、热吸收快、节约能源等优点,已被广泛用于粮油、果蔬等农产品的干燥。红外辐射技术应用于大米、小麦、玉米等大宗粮油物料时,可有效避免在物料干燥中产生裂纹,提高干燥品质;应用于香菇、茶树菇、杏鲍菇等食用菌时,可较好地保留干制食用菌的风味、色泽等品质特征;应用于猕猴桃、胡萝卜、苦瓜等果蔬物料时,可极大地保留果蔬原有营养物质和风味。此外,该文还总结了将红外辐射与热风、真空、微波和冷冻干燥等干燥方法相结合,以联合干燥方式加速干燥进程,获得更好的干燥效果的研究。