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。

该文分别用麦芽糖醇、低聚果糖、低聚异麦芽糖和低聚半乳糖替代蔗糖制备代糖烘焙小馒头,考察它们对烘焙小馒头品质的影响,并从生胚性质和烘焙小馒头中淀粉、蛋白质的微观状态角度,对差异产生的原因进行探讨。结果表明,代糖对烘焙小馒头色泽和甜味的影响与自身的性质有关;而对口感的影响因素相对复杂。蔗糖组烘焙小馒头的硬度为1 138.82 g,比容为1.81 mL/g,麦芽糖醇组的质构与蔗糖组最接近,而低聚果糖、低聚异麦芽糖和低聚半乳糖分别使小馒头的硬度增加至1 998.31、1 956.79、1 426.21 g,比容降低至1.48、1.49、1.29 mL/g。进一步分析发现,不同糖由于形成氢键的能力不同,导致生胚中水分分布产生差异,进而影响到生胚的流变学性质和生胚的成型难易度。烘焙小馒头的硬度与淀粉糊化的终值黏度正相关,与淀粉短程有序性负相关,麦芽糖醇组的终值黏度、淀粉有序性最接近蔗糖组,低聚果糖和低聚异麦芽糖分别使终值黏度增加11.3%、8.1%,使淀粉短程有序性降低17.3%、12.1%。烘焙小馒头的比容与淀粉的糊化黏度负相关、与热力学终止温度和蛋白质β-折叠含量正相关,低聚半乳糖组具有较高的糊化黏度、较低的终止温度(72.90 ℃)和较低的蛋白质β-折叠含量(38.36%),导致气体膨胀减缓,热凝固效应提前,蛋白质网络稳定性降低,使比容降低至1.29 mL/g。

低共熔溶剂(deep eutectic solvent,DES)作为新一代绿色溶剂,因其制备过程简便、毒性较低、可生物降解等特性,可克服传统有机试剂的不足,使其成为有机溶剂的良好替代品。该文综述DES研究领域最新成果,具体涵盖DES的组成分类、制备方法、影响因素及其应用于天然产物提取、食品检测分析和催化反应介质等方面的进展,并对当前该领域存在的核心问题和解决途径进行归纳概括及对未来用途作出展望,为深入理解绿色溶剂体系的生化特性及其实践应用提供参考依据。

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。

抑制乙酰胆碱酯酶(acetylcholinesterase,AChE)的活性有利于提高乙酰胆碱水平,从而缓解老年人认知障碍和记忆力衰退。该研究采用乙醇溶剂提取豆浆和发酵豆浆中的活性成分,并测定2种提取物对AChE的抑制活性,随后通过超高效液相色谱-四级杆飞行时间质谱鉴定提取物中的化学成分,并通过SIMCA软件筛选出发酵前后含量显著变化的成分,最后通过分子对接技术筛选差异成分中的活性成分,并研究其与AChE的结合能力和相互作用力。结果表明,乳酸菌发酵能显著(P＜0.05)提高豆浆对AChE的抑制活性,其IC₅₀值由3.24 mg/mL降低至2.55 mg/mL;在豆浆和发酵豆浆提取物中共鉴定出84个成分,从中发现19个成分在发酵前后存在明显含量变化;分子对接结果表明,有13个成分能与AChE紧密结合,这些活性成分主要通过氢键和疏水相互作用与AChE活性位点中的氨基酸残基相互作用,进而抑制AChE活性。

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。

大曲的酶系是影响大曲和白酒质量的关键因素之一,认识大曲的酶系对优化大曲工艺和解析白酒发酵机理具有重要意义。该文介绍了研究大曲酶系的先进技术手段及其优缺点,并总结了典型大曲中已知的功能酶组成。高通量测序和宏蛋白质组学技术可以从基因组、转录组和蛋白组等角度对大曲的酶系组成和功能进行解析。现有研究利用上述技术较清晰地认识了低温大曲、中温大曲和高温大曲中参与糖化和乙醇发酵途径的关键功能酶。但是,由于上述技术对低丰度酶检测困难,导致目前尚无法全面解析大曲中的生香功能酶,亟需升级相关分析检测技术,以推动大曲酶系的研究进程。

极端环境微生物是发掘性能优良新酶的重要资源,其中高稳定性的酶类在工业生产中具有巨大的潜在应用价值。该研究通过异源重组表达了嗜热玫瑰红球菌(Thermomicrobium roseum DSM 5159)来源的一段预测谷氨酰胺酶基因,并对其酶学性质进行了研究。利用镍柱亲和层析纯化表达产物,通过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)鉴定纯化结果,分析了重组酶的催化功能,以正交试验优化了表达条件,考察了重组酶的酶学性质。结果表明,重组谷氨酰胺酶的二级结构由35.78% α-螺旋,14.07% β-折叠,16.06% β-转角以及34.19%无规则卷曲组成,热变性温度(T_m)和变性焓(ΔH)分别为94.38 ℃和1 672 kJ/mol,以L-谷氨酰胺为底物时,最适反应温度为70 ℃,最适反应pH值为9.0,70 ℃以下酶活力半衰期大于12 h,其耐热性能良好,动力学研究表明重组谷氨酰胺酶对L-谷氨酰胺的亲和力高于D-谷氨酰胺,Mn²⁺、Fe²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Co²⁺对酶活力有明显抑制作用。对嗜热古生菌来源的谷氨酰胺酶的结构及酶学性质的研究为挖掘开发具有优良热稳定性的工业生产用酶类提供了一定的参考价值。

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。

利用高通量测序技术及顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术对西藏牦牛酸奶的微生物多样性及挥发性风味成分进行分析,在此基础上探讨了菌群结构与风味物质和相关代谢功能之间相关性。结果显示,西藏牦牛酸奶中优势细菌为乳杆菌属(Lactobacillus)、链球菌属(Streptococcus)、肠球菌属(Enterococcus)、乳球菌属(Lactococcus)等,优势真菌为地霉属(Geotrichum)、克鲁维酵母属(Kluyveromyces)、毕赤酵母属(Pichia)等。挥发性风味成分分析中,西藏牦牛酸奶中共检测出37种挥发性风味成分,主要风味物质为己酸乙酯、L-乳酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、异戊醇、2,3-丁二醇、苯乙醇、2-甲基己酸、2-壬酮等。相关性分析表明,乳杆菌属、链球菌属、地霉属、毕赤酵母属是与挥发性风味成分相关性较高的的微生物,乳杆菌属、链球菌属与大部分代谢产物有较强的相关性,该研究探析了西藏牦牛酸奶中挥发性风味物质与菌群结构的相关性,为西藏牦牛酸奶的的品质和口感改善提供了理论依据。

荔枝作为一种深受欢迎的夏季水果,采后极易发生果皮褐变与果实腐烂,严重影响其贮藏寿命。目前市场上荔枝保鲜包装大多采用泡沫箱、纸箱和薄膜等传统包装技术,虽能够在一定程度上解决上述问题,但近年来随着包装技术的不断发展和人民日益增长的美好生活需要,人们对荔枝采后的外观、新鲜度、品质和货架期等方面提出了更高的标准。因此,该文依次阐述传统保鲜包装、释放型活性包装和智能包装在荔枝保鲜领域的研究与应用,综合分析荔枝保鲜技术的现状、局限和挑战,旨在为未来的研究提供方向,助力荔枝行业高质量发展。

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。

为增强指示膜中天然花青素的稳定性,以明胶(gelatin,GEL)和壳聚糖(chitosan,CS)为壁材包埋葡萄皮红(grape-skin red,GSR)合成微胶囊,并融入马铃薯淀粉(potato starch,PS)和花生壳纤维素(peanut shell cellulose,PSC)中制备PS/PSC GEL/GSR/CS指示膜。对薄膜性能进行测试分析,并将指示膜应用于南美白对虾的新鲜度监测中。结果显示,当微胶囊、PSC、PS以2∶3∶50的质量比制备复合膜时,相对于PS/PSC/GSR膜,GSR微胶囊化可以将指示膜拉伸强度从11.95 MPa提高到13.25 MPa,熔点提高了11 ℃,储存在4 ℃(冷藏)下、避光、30%RH环境下均可保存15 d内不出现明显色差,且表现出极高的pH颜色响应。将该指示膜在南美白对虾的新鲜度监测中验证应用性,指示膜的颜色随着虾变质呈现红色-灰色-黄色的变化,对虾的挥发性盐基氮等腐败指数变化与指示膜的色度值变化呈相同趋势,色差可视,且将颜色稳定性延长了2 d。因此,该新鲜度指示膜具有较高的稳定性,在食品领域应用前景广阔。

后生元是对宿主健康有益的无生命微生物和/或其成分制剂,其安全性和稳定性优于益生菌。该文介绍了后生元的主要活性成分如短链脂肪酸、胞外多糖、抗菌肽、无细胞上清液等,及其抗菌、抗氧化、抗炎等功能特性。后生元除了具有健康益处,在食品品质改良、食品贮藏、食品包装等方面也具有很好的应用前景。此外,综述了后生元对肉制品的微生物、理化性质、感官品质的影响,并总结了后生元在肉制品中的发展方向,如有效使用剂量、加工贮藏稳定性及其在抗菌包装中的研究。该文为后生元在改善肉制品质量和开发功能性肉制品等方面提供了参考。

该文将中国特色枣花蜜添加到羊乳中开发功能性酸羊乳,评价其贮藏期间的产品品质变化。于羊乳发酵后添加4%、8%和12%枣花蜜,研究枣花蜜添加对酸羊乳28 d冷藏期间感官、滴定酸度、pH、乳酸菌数、质构特性、持水力以及抗氧化活性的影响。结果表明,枣花蜜能够显著提升并保持酸羊乳货架期间的感官品质,有效减弱产品后酸化速度;乳酸菌活菌数随枣花蜜添加量增大有所降低并在冷藏期间持续下降,但冷藏结束时仍明显高于国家限定标准;枣花蜜酸羊乳的质构特性则在冷藏14 d达到最大值,硬度、稠度、内聚性和黏性指数分别提高19.50%~34.96%、16.72%~23.16%、26.86%~33.06%和8.50%~12.01%,持水力也一直较普通酸羊乳保持更佳性能。此外,枣花蜜明显提高了酸羊乳的抗氧化活性并在冷藏过程中得到进一步增加。枣花蜜添加能够有效提升酸羊乳产品货架期间的品质特性和功能价值,利用其开发功能型羊乳制品具有较好前景。

为探究不同溶剂提取方法对南极磷虾油品质的影响,该实验以总脂、磷脂酰胆碱(phosphatidylcholine, PC)、溶血磷脂酰胆碱(lysophosphatidylcholine, LPC)的提取率和二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid, EPA)、二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid, DHA)含量为考察指标,并通过亲水作用色谱-串联质谱技术对提取的南极磷虾油中PC/LPC分子种组成进行检测分析,研究不同溶剂[95%乙醇、正己烷、异丙醇、乙酸乙酯、异丙醇/正己烷(1∶1,体积比)、乙酸乙酯/正己烷(1∶1,体积比)、Folch溶剂(三氯甲烷/甲醇,2∶1,体积比)]对南极磷虾油品质的影响。结果表明:95%乙醇和异丙醇/正己烷提取南极磷虾油的效率较高,且EPA和DHA含量较高,两者合计分别为20.05%和20.42%,而采用正己烷和乙酸乙酯等溶剂提取南极磷虾油的效率较低,且EPA和DHA含量较低;95%乙醇、乙酸乙酯/正己烷和异丙醇/正己烷,对PC/LPC的提取效率较高,而乙酸乙酯、异丙醇和正己烷等溶剂的提取效率较低;正己烷、乙酸乙酯/正己烷和异丙醇中含有较高比例的PC 22∶6/22∶6、PC 20∶5/22∶6和PC 20∶5/20∶5;异丙醇/正己烷、Folch溶剂和95%乙醇提取的LPC中含有较高比例的PC 0∶0/20∶5和PC 0∶0/22∶6。综上所述,95%乙醇和异丙醇/正己烷对于EPA/DHA和PC等活性成分具有较好的富集作用,为提取南极磷虾油的最佳溶剂。

色氨酸吲哚衍生物吲哚-3-甲醛(indole-3-carboxaldehyde, IAld)是微生物的特有代谢产物,已被证明在体外具有一定的抗炎、抗肿瘤活性,然而肠道微生物是否在体内通过产生IAld发挥相关作用仍不清楚。为此,该研究以1株高产IAld的益生菌——动物双歧杆菌SHXXA4M1为研究对象,通过构建结肠炎相关结直肠肿瘤小鼠模型,以评估其对结直肠肿瘤进程中肠道炎症的保护作用。结果显示,SHXXA4M1干预组小鼠相较于模型组小鼠,体重、存活率、结肠长度以及脾脏指数等各项表观指标得到改善;小鼠粪便中双歧杆菌相对丰度显著升高(P<0.05),结肠内IAld含量也显著升高(P<0.05),IL-1β、IL-17A、IFN-γ等促炎因子水平下降,而抗炎因子IL-10水平上升;肠道屏障功能相关基因的mRNA相对表达量也明显上升。以上研究结果说明,补充高产IAld的动物双歧杆菌能够通过调节免疫和增强肠道屏障功能缓解结肠炎相关结直肠肿瘤小鼠的炎症。

莽草酸是一种天然的芳香族化合物,具有抗氧化、抗炎、抗菌等功效,在医药领域具有重要的应用价值。该研究旨在通过大肠杆菌的代谢工程改造和培养基优化提高莽草酸的生物合成产量。从野生型大肠杆菌W3110出发对代谢途径进行基因组层面改造,采取敲除莽草酸消耗途径、强化莽草酸合成途径、提高前体物供给等策略构建了一株能够高效生产莽草酸的菌株。在此基础上对培养基进行优化:采用单因素实验和Plackett-Burman实验对发酵培养基中影响莽草酸生产的因素进行评估,筛选出酵母粉、蛋白胨和MgSO₄·7H₂O 3种具有显著影响的因素;应用Box-Behnken进行3因素3水平的设计及响应面模型构建与分析,获得最佳的发酵培养基配方为:初始葡萄糖10 g/L,酵母粉2.06 g/L,蛋白胨1.52 g/L,K₂HPO₄ 3 g/L,KH₂PO₄ 3.5 g/L,(NH₄)₂SO₄ 3 g/L,MgSO₄·7H₂O 0.20 mmol/L,磷酸甜菜碱 0.22 g/L,CaCl₂·2H₂O 15 mg/L,维生素B₁ 0.5 mg/L,微量元素混合液1 mL/L,pH 7.0~7.2。在此条件下,莽草酸在摇瓶规模的发酵产量达到2.66 g/L,是优化前的2倍。该研究为莽草酸在大肠杆菌中的生物合成相关研究和工业化发酵生产奠定基础。

为提高竹叶可溶性膳食纤维(soluble dietary fiber,SDF)提取率,该文以毛竹叶为研究对象,比较分析热水浸提法(W)、蒸汽爆破法(SE)、六偏磷酸钠法(C)和蒸汽爆破联合六偏磷酸钠法(SEC)提取竹叶可溶性膳食纤维的提取率及其结构和功能特性。结果表明,SEC组提取的SDF提取率最高(51.15%),其次是C、SE、W。蒸汽爆破与六偏磷酸钠对SDF结构、组成变化造成的影响不同,SEC组的SDF结构最为复杂,粒径最小且zeta-电位绝对值最高,分别是434.90 nm、-20.37 mV。两者联合提取的SDF有更优的功能特性,其葡萄糖吸附能力、胆固醇吸附能力与羟自由基清除能力最优,分别为(52.04±0.19)%、(57.14±0.73)%(pH=2)、(62.53±5.31)%(pH=7)、(95.50±1.46)%。研究结果为毛竹叶可溶性膳食纤维提取与应用提供了理论依据与数据支撑。

为提高石榴酒品质,在保证石榴酒良好风味的同时,可以保持长时间的稳定,该研究以实验室自制石榴酒为试材,研究皂土、聚乙烯吡咯烷酮、蛋清粉、明胶和壳聚糖对石榴酒澄清过程中花色苷、总酚、总黄酮、基本理化指标、香气成分和感官品质的影响。结果表明澄清处理后的石榴酒挥发酸、pH等基础理化指标变化不显著,但总酚(12.81%)、总黄酮(8.58%)、花色苷(10.99%)、蛋白质(6.58%~8.69%)、干浸出物含量(5.27%)均显著降低。采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术检测其香气成分,共检测出60种香气成分,包括醇类8种、酯类39种、酸类5种、萜烯类5种、醛类2种和酚类1种。采用外标法对GC-MS分析出的部分化合物进行准确定量并结合相对香气活度值和感官分析评价香气,确定经澄清剂处理的石榴酒中关键香气化合物不变,均为苯乙醇、乙酸异戊酯、月桂酸乙酯、辛酸乙酯和癸酸乙酯,它们共同赋予石榴酒浓郁的花香和果香。蛋清粉(0.25 g/L)处理的酒样跟石榴酒原酒分为一类,感官评分最高(85.6分)。综合评定,蛋清粉(0.25 g/L)为石榴酒最适澄清剂。该研究为石榴酒的澄清生产提供数据支撑和技术参考。