应用单因素试验和响应面法优化超声波辅助双水相提取蕨麻多糖工艺。在单因素试验的基础上,利用Box-Behnken design模型对提取参数无水乙醇质量分数、硫酸铵质量分数、料液比和超声功率进行了优化,选取最优条件,并通过红外色谱、气相色谱质谱联用技术初步探讨蕨麻多糖的化学结构,体外活性实验研究其生物活性。结果显示,超声波辅助双水相提取蕨麻多糖最佳工艺条件在乙醇质量分数为31%,硫酸铵质量分数19%,料液比1∶22(g∶mL),超声功率240 W的条件下,蕨麻多糖提取率达到(9.04±0.12)％。红外光谱分析证实提取产物为多糖物质,气相色谱质谱联用技术分析蕨麻多糖是由鼠李糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖组成,其摩尔比为1.00∶1.69∶10.61∶2.66。体外活性实验表明,在测试范围内超声波辅助双水相法提取的蕨麻多糖抗氧化活性优于传统水提蕨麻多糖。超声波辅助双水相技术是一种可靠高效的多糖提取方法。

为明确脱腥前后大鲵肝挥发性有机物的变化,采用感官腥味值结合气相-离子迁移色谱(gas chromatography-ion mobility spectroscopy,GC-IMS)对经生姜/料酒处理不同时间(0、5、10、15、20 min)的大鲵肝中挥发性成分进行探究。结果表明,与未脱腥对照相比,生姜/料酒处理5 min后大鲵肝腥味值显著下降(P<0.05),继续延长处理时间至10 min之后差异不明显。不同脱腥时间大鲵肝GC-IMS图谱中共鉴定出32种挥发性有机物,包括醇类10种、醛类8种、酯类5种、酮类5种、烯烃类3种和醚类1种。经不同脱腥时间处理后,大鲵肝中醇类、酮类和醛类相对含量下降,而酯类、烯烃类和醚类相对含量增加。采用正交偏最小二乘法判别分析并筛选出8种特征标志物(VIP>1),包括3种醇类(庚醇、糠醇和2-甲基-1-丁醇)、3种醛类[反-2-辛烯醛、(E)-2-庚烯醛和正己醛二聚体]和2种烯类(双戊烯单体和二聚体)。脱腥过程中,反-2-辛烯醛、(E)-2-庚烯醛、正己醛二聚体、糠醇、2-甲基-1-丁醇和双戊烯单体含量在脱腥过程中呈现下降趋势,而庚醇和双戊烯二聚体含量呈增加趋势,可能是生姜/料酒对大鲵肝腥味成分脱除与掩盖综合作用引起。主成分和聚类分析表明,可根据特征标志物相对含量变化对不同脱腥时间大鲵肝进行区分。该研究可为大鲵肝脱腥以及开发利用提供参考。

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。

在保证油脂基本摄入量的同时,提高其饱腹感效应将为体重管理膳食产品的设计研发提供新思路。该文采用逐层静电沉积技术,以乳清分离蛋白(whey protein isolated, WPI)、果胶(pectin, PC)、海藻酸钠(alginate, ALG)、壳聚糖(chitosan, CS)为壁材,构建了具有不同界面结构的乳状液,研究了界面组成对乳状液理化指标的影响,包括粒径、Zeta电位等,同时通过口腔、胃、小肠连续3阶段的体外模拟消化实验,重点观察了乳状液在胃消化阶段的相分离现象来判断其酸稳定性,并监测了乳状液在小肠阶段的游离脂肪酸释放量来评估油脂的消化速率。结果表明,仅由ALG和CS包埋的二级乳液在胃环境中稳定性较差,而由PC包埋的二级乳液在胃环境中有较好的分层稳定性,且在该二级乳液基础上吸附CS形成的三级乳液,可进一步延缓小肠部位的油脂消化速率。综上,由PC和CS构建的三级乳液适合应用在体重管理功能性食品中。

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。

该研究主要通过多种代谢工程策略对大肠杆菌进行改造从而增强菌株L-组氨酸的合成。首先,用人工的开放阅读框(hisL'-λattB'-trpE)替换大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli) BL21(DE3)L-组氨酸操纵子的前导区,同时表达来源于E.coli的ATP转磷酸核糖基酶突变体基因hisG^E271K后,菌株L-组氨酸产量达到872.50 mg/L;其次,通过比较来自谷氨酸棒状杆菌(Corynebacterium glutamicum,C.glutamicum)ATCC130132、粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens,S.marcescens)ZJZ626和E.coli BL21(DE3)的11种hisG在不同抑制物浓度下的酶活力以及过表达11种hisG基因时L-组氨酸的产量,筛选出最优hisG基因,L-组氨酸产量提高至1 480.42 mg/L;然后,通过CRISPR/Cas9技术将最优hisG整合至基因组;进一步比较不同来源的Prs对菌株L-组氨酸产量的影响,从中筛选出较优Prs进行基因组整合,结果显示,摇瓶发酵72 h后,菌株L-组氨酸产量提高至3 898.06 mg/L,96 h时产量提高至5 574.63 mg/L。该研究为将来L-组氨酸的工业化生产奠定了良好的基础。

为提高发酵乳杆菌的增殖浓度,对其高密度发酵培养基成分及培养工艺进行优化以提高其活菌数。结果表明,酵母粉复合大分子肽的蛋白胨是发酵乳杆菌的最适氮源,缓冲盐在恒pH培养时对菌株生长无促进作用,Mn²⁺和Mg²⁺均是发酵乳杆菌的限制性微量元素。另外,中性条件下酸根的积累不会对发酵乳杆菌有特异性毒害作用,其生长主要是受到渗透压的抑制。以菌株生长速率被抑制时的碳氮消耗比作为培养基中的碳氮源比例,基于菌株生长速率被抑制时的渗透压确定碳氮源的添加量。进一步优化恒pH分批培养和恒pH自动反馈补糖培养工艺,得到各菌株的最优培养策略:发酵乳杆菌FXJCJ6-1、发酵乳杆菌FGDLZR161、发酵乳杆菌CCFM422分别在恒pH 6.0、5.5、5.5分批培养时,活菌数分别达到(1.3±0.1)×10¹⁰、(1.1±0.1)×10¹⁰、(9.5±0.5)×10⁹CFU/mL,较在MRS培养基静置培养时的活菌数提高了3.1、3.8和4.6倍。该研究结果的应用将显著提高发酵乳杆菌的工业化生产效率。

该研究建立了高效液相色谱法测定虾青素油中虾青素含量的分析方法。利用单因素实验,对虾青素油中虾青素的提取试剂、酶解时间进行选择,确定最佳前处理条件为37 ℃恒温水浴振荡酶解60 min,石油醚提取。色谱条件:YMC^TM C₃₀色谱柱(250 mm×4.6 mm,5 μm),柱温30 ℃,流动相为甲醇-甲基叔丁基醚梯度洗脱,流速1 mL/min,检测波长472 nm。结果表明,全反式虾青素在0.10～4.00 μg/mL范围内与峰面积有良好线性关系,精密度的相对标准偏差(relative standard deviation,RSD)为1.36%,表明精密度高,平均回收率为93.58%,回收率的RSD为2.84%,表明添加回收率高,相对标准偏差小,实验建立方法测得虾青素油中虾青素的含量为92.9%,是碱性皂化测得结果的2.11倍,所建立的方法可以准确定量虾青素油中虾青素的含量。

研究4-甲基愈创木酚对酒精性肝损伤小鼠的保护作用。将50只小鼠随机分为5组,分别为空白组、模型组及4-甲基愈创木酚低、中、高3个剂量组,经口灌胃按照分组分别给予等量的生理盐水、50%食用酒精和低、中、高剂量浓度的4-甲基愈创木酚,实验持续 8周,末次灌胃后各组实验动物隔夜禁食12 h;12 h后从眼球采血,测定小鼠血清中总胆固醇(total cholesterol,TC)、甘油三酯(triglyceride,TG)、高密度脂蛋白胆固醇(high density liptein cholesterol,HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(low-density lipoprotein cholesterol,LDL-C)浓度及谷草转氨酶(aspartate aminotransferase,AST)、谷丙转氨酶(alanine aminotransferase,ALT)的活力;肝脏组织匀浆中总超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活力、还原型谷胱甘肽(glutathione,GSH)浓度、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)活力、过氧化氢酶(catalase,CAT)活力、丙二醛(malondialdehyde,MDA)浓度。4-甲基愈创木酚低、中、高剂量组小鼠血清中TC、TG、LDL-C浓度均低于模型组,AST、ALT活力均低于模型组,HDL-C浓度高于模型组;4-甲基愈创木酚低、中、高剂量组小鼠肝组织匀浆中SOD活力、CAT活力、GSH-Px 活力和 GSH 浓度均高于模型组,而MDA浓度均低于模型组(P＜0.05),且与4-甲基愈创木酚浓度有关。4-甲基愈创木酚对酒精性肝损伤具有保护作用且与剂量有关。4-甲基愈创木酚通过降低肝组织的损伤、减少脂质过氧化,提高机体抗氧化能力,防止氧化应激的发生,改善酒精对小鼠造成的脂质代谢紊乱来发挥护肝作用。

该文以柴达木大肥菇胞内多糖(intercellular polysaccharides,IPS)为研究对象,借助3~5岁年龄段人群的肠道菌群构建体外肠道酵解模型,通过液相色谱法、气相色谱法和苯酚-硫酸法测定单糖及醛酸、短链脂肪酸的组分和含量变化以及总糖含量变化等指标探究IPS的体外酵解特征。结果显示,在体外酵解48 h过程中,胞内多糖不断被肠道菌群降解,在酵解12 h时酵解率已达100%;多糖降解产生葡萄糖、甘露糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、阿拉伯糖5种单糖及醛酸,其总量随着酵解时间的延长呈先上升后下降趋势,在酵解6 h时达到含量最高峰,与对照组相比差异显著(P<0.05);单糖及醛酸被微生物群落进一步酵解后产生乙酸、丙酸、正丁酸、异丁酸、异戊酸及正戊酸6种短链脂肪酸,其总量随着酵解时间的延长呈持续上升趋势,与对照组相比差异显著(P<0.05);丰富的短链脂肪酸含量使发酵体系中的pH逐渐下降,最终稳定在3.56±0.01,与对照组相比差异显著(P<0.05)。综上,解析柴达木大肥菇IPS在肠道中的酵解、消化特性,可拓展柴达木大肥菇多糖开发为功能因子的营养健康内核。

以梁平柚次果为原料,利用植物乳杆菌与酿酒酵母联合发酵柚子果酒,研究植物乳杆菌不同接种量对梁平柚果酒品质的影响,测定酒精度、还原糖、总酸、有机酸,采用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱测定酒样挥发性香气,并辅以感官评价,综合评定选出植物乳杆菌最适接种量。结果表明:相较于单一酿酒酵母发酵,添加2%(体积分数,下同)的植物乳杆菌与酿酒酵母联合发酵显著提升了酒精度、降低了还原糖和总酸量,平衡了有机酸含量,使得口感更佳;经气相色谱-质谱分析,2%的植物乳杆菌与酿酒酵母联合发酵酒样中共检出31种挥发性物质,比单一发酵多7种。酒样中高级醇类、酯类等香气化合物含量均有不同程度升高,异丁醇、异戊醇、芳樟醇、乙酸异戊酯、辛酸乙酯等 8种化合物香气活度值＞1且均高于单一酿酒酵母发酵;感官评价表明,添加2%的植物乳杆菌发酵赋予了酒样强烈的果香和白兰地酒香,降低了酸味、甜味和苦味,提升了酒样口感并改善了酒体香气复杂性和层次感。添加2%的植物乳杆菌混菌发酵可明显提升梁平柚果酒的口感和香气品质。

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。

天然多糖是一种来源丰富、价格低廉的生物保鲜剂,它具有抑菌、抗氧化等多种生物活性,而且无残留无污染,安全性高,在水产品保鲜领域有着广阔的发展前景。该文介绍了应用于水产品冷藏保鲜中的天然多糖的种类、保鲜机理和多种应用形式,并总结了现有研究中存在的问题,提出了未来天然多糖保鲜剂可以和其他保鲜技术复合的发展方向,旨在为天然多糖保鲜剂在水产品冷藏保鲜中的实际应用提供参考。

以川南某浓香型白酒生产企业50年窖龄且发酵正常的窖泥为研究对象。通过高通量测序技术分析细菌群落结构以及放线菌群落结构,利用原位分离法从中分离得到2株放线菌,结合形态鉴定、生理生化和16S rRNA基因序列比对分析确定菌种属,并对其进行耐酸、耐乙醇特性研究,基于风味导向思路,分别对2株菌进行液态培养和固态培养,采用顶空固相微萃取法和气相色谱质谱联用对发酵挥发性产物进行分析,为放线菌的相关研究和应用提供理论参考。结果显示,放线菌在该窖泥样品含有较高操作分类单元(operational taxonomic unit, OTU),相对丰度达(10.7±3.4)%,且主要分布于链霉菌亚目(Streptomycineae) 和科里氏杆菌亚目(Coriobacterineae)。采用原位分离法分离放线菌,将分离得到的2株菌编号为A1、A2,菌株A1鉴定为桑氏链霉菌(Streptomyces sampsonii),菌株A2鉴定为鲁地链霉菌(Streptomyces rutgersensis)。菌株A1、A2均可在pH>4.3或乙醇体积分数<6%的环境中生长。菌株A1在液态和固态发酵条件下都会产生大量土臭素以及萜烯类物质,菌株A2在液态条件下能产生多种酯类,其中己酸乙酯相对含量(5.384%)较高,而固态条件下能够检测出大量的3-羟基-2丁酮、2,3-丁二醇和吡嗪类物质。

以形态、荚膜多糖产量、胞内相溶性溶质含量一致的不同乳杆菌为研究对象,通过气相质谱联用测定各菌体稳定期的细胞膜脂肪酸组成并统计冻干存活率,分析乳杆菌细胞膜脂肪酸组成特点与冻干存活率的关系。而后通过测定酸应激、冷应激及发酵过程添加吐温20、吐温80后菌体细胞膜脂肪酸组成及冻干存活率,探索基于细胞膜脂肪酸改善提高冻干存活率的高效调控手段。研究结果表明,培养至稳定期的乳杆菌的细胞膜脂肪酸不饱和率约为(54.01±0.05)%~(64.14±0.13)%、平均链长约为17.21~17.39。环境应激处理对细胞膜脂肪酸组成造成的变化较小,而添加外源脂肪酸对细胞膜脂肪酸组成造成的影响较大。通过在mMRS液体培养基添加2 mL/L的吐温80,短乳杆菌173-1-2的不饱和率从(64.14±0.13)%升至(80.31±0.04)%,冻干存活率也从(41.87±1.44)%升至(60.72±1.15)%;鼠李糖乳杆菌FJND的不饱和率从(54.01±0.05)%升至(74.72±0.10)%,冻干存活率从(45.22±1.54)%升至(59.63±1.55)%。该实验为调控乳杆菌细胞膜状态从而提高冻干存活率提供了指导。

为实现宁强核桃馍批量生产过程中品质控制,对其焙烤过程中质构、色差、感官品质进行研究,并利用顶空-气相-离子迁移色谱(headspace-gas chromatography-ion mobility spectrometry,HS-GC-IMS)对核桃馍挥发性风味物质的变化规律进行了探究。结果表明,随着焙烤时间的延长(3~12 min),核桃馍硬度、咀嚼性显著增加,而弹性、胶着性呈现先增加后减小的趋势;不同时间焙烤后,核桃馍亮度值L^*和黄度值b^*显著下降,而红度值a^*逐渐上升。不同焙烤阶段核桃馍中共鉴定了41种挥发性风味物质,包括醛类17种、酮类6种、酯类5种、醇类6种、烯类5种、醚类1种和酚类1种。随着焙烤时间延长,核桃馍样品中醇类物质占比明显下降,醛类物质占比逐渐上升,而酯类、酮类和其他成分变化幅度较小。主成分分析表明,不同焙烤阶段核桃馍挥发性风味物质的气相-离子迁移谱呈现出一定差异,2个主成分累计贡献率达到84.9%,说明不同焙烤阶段核桃馍风味物质可以得到较好区分。综合来看,核桃馍面胚按照传统工艺焙烤9 min,具有较好品质和风味特性。该研究为今后宁强核桃馍批量化生产过程中品质控制提供了参考。

采用超高效液相色谱串联四极杆飞行时间质谱法测定8条肉类特征肽,探讨色谱分离条件、净化方法和质谱参数对特征肽含量测定的影响。采用C₁₈柱分离,以体积分数0.1%的甲酸水溶液和乙腈(含体积分数0.1%甲酸)为流动相梯度洗脱,电喷雾正离子化检测、采用飞行时间质谱的准多反应监测模式(time-of-flight mass spectrometry-pseudo-multiple response monitoring,TOF-MRM)采集方法定量测定。结果表明,目标特征肽的母离子带2个或3个电荷的信号强度高、稳定性好,二级质谱图中各肽段的碎片离子主要是y离子,且母离子带3个电荷的肽段中也有带2个电荷的碎片离子,使用TOF-MRM采集模式和目标增益采集数据可增加目标离子的灵敏度。优化后的梯度洗脱条件分离效果非常好,质谱信号强,8条合成肽标准溶液的质量浓度和检测响应的线性关系良好,其相关系数均大于0.98;检出限在0.19~1.50 μg/L,TOF-MRM法准确度高,精密度和重复性均可满足要求。对牛肉丸制品中特征肽含量测定及鉴别发现,七类样品中共检测出5条特征肽,其种属来源分别为牛肉2条、猪肉1条、鸡肉2条,这表明测定的牛肉丸样品中不同程度地混有鸡肉或猪肉,且其混入量不等,与牛肉丸价格高低无关,而种属来源为鸭肉的2条特征肽未检出,这表明测定的牛肉丸样品中未混入鸭肉。该文建立了一种肉类特征肽的检测方法,为肉类蛋白质来源鉴定提供了有力的技术支持。

短小芽孢杆菌(Brevibacillus choshinensis)是一种潜在的高效表达系统,但由于高效强启动子的缺乏严重限制了该表达系统的应用。该研究的主要目的是为B.choshinensis表达系统提供更多新高效强启动子。在该研究中,首先通过转录组测序技术获得B.choshinensis的转录组数据。然后基于基因的转录水平及功能,筛选高表达目的基因。基于筛选到的目的基因的启动子序列,以α-淀粉酶为报告蛋白构建了强启动子筛选文库。将含有不同启动子的重组菌摇瓶发酵后,以胞外α-淀粉酶活性为筛选指标,获得了内源性强启动子PE和PF,对应的重组菌BCWES和BCWFS胞外α-淀粉酶活性分别是常用的强启动子P2介导的对照菌BCWPS胞外α-淀粉酶活性的2.3和1.3倍。最后以蔗糖异构酶和角质酶为新的报告蛋白证明了PE启动子具有通用性,且经3 L罐发酵进一步验证了重组菌BCWES高分泌生产α-淀粉酶的能力。该研究丰富了可用于B.choshinensis表达系统的强启动子数量,促进了B.choshinensis作为一种新高效表达系统的开发与应用。

该研究基于宏基因组学技术对3种香型白酒大曲微生物群落及其功能特征进行解析,采用顶空固相微萃取气质联用(headspace solid-phase microextraction/gas chromatography-mass spectrometry)检测大曲风味物质,并通过关联性分析探究微生物与风味间的联系。结果表明3种大曲菌群结构具有显著差异,线性判别分析(linear discriminant analysis effect size,LEfSe)揭示浓香型大曲特征细菌属和真菌属为Bacillus和Lichtheimia、Saccharomyces,其中高丰度的Bacillus有利于四甲基吡嗪和2,3-丁二醇的生成;清香型大曲特征菌群以Lactobacillus、Weissella等产酸细菌属和产酯真菌属Pichia组成,使得清香型大曲中酯类风味物质含量显著高于其他大曲。酱香型大曲特征细菌属和真菌属分别为Desmospora、Saccharopolyspora和Byssochlamys、Aspergillus等。基于KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genome)功能注释可知3种大曲参与碳水化合物代谢与氨基酸代谢的功能基因最多且均存在显著差异。在3种大曲中,清香型大曲微生物在碳水化合物代谢比例最高,而酱香型大曲中氨基酸代谢比例最高。该研究阐明了3种大曲微生物菌群结构差异以及核心产香微生物,为后续筛选功能微生物与开发功能型强化酒曲提供了理论基础。

利用远红外辐照技术(far infrared irradiation,FIR)处理接种黄曲霉孢子的大米,研究其对黄曲霉(Aspergillus flavus)孢子的杀灭效果和黄曲霉菌产黄曲霉毒素B₁(aflatoxin B₁,AFB₁)能力的影响,同时考察处理前后黄曲霉孢子的细胞结构变化。结果表明,大米含水率为20%和30%(质量分数)时,辐照115 ℃处理5 min,表面黄曲霉孢子对数降低值分别为2.04±0.17和2.96±0.28,AFB1总量分别下降56.61%和63.34%,单位菌体产毒量分别下降27.64%和38.94%。远红外辐照后,噻唑蓝(methylthiazolyldipheny-tetrazolium bromide, MTT)比色法显示孢子活力降低,通过荧光显微镜观察到被碘化丙啶染色的细胞数增多,扫描电子显微镜结果显示孢子细胞结构被破坏,孢子坍塌凹陷,胞内物泄露;圆二色谱结果表明当结合保温处理时,胞内蛋白变性失活加速,无规则卷曲相对含量明显增加,黄曲霉孢子失活。远红外辐照对孢子的作用影响了其生长代谢过程,并对其细胞结构产生了破坏,从而降低了黄曲霉和黄曲霉毒素污染粮食的风险。