光动力疗法(photodynamic therapy,PDT)是一种新兴非热杀菌技术,但由于缺乏可食用光敏剂和优异的杀菌效果,限制其在食品工业中的应用。该研究将可食用光敏剂赤藓红B钠盐(erythrosine B,EB)和噬菌体ZCFSTP4(P4)合成偶联物(EBP),探究其杀菌效果及机制。将P4和EB通过EDC/NHS法合成偶联物EBP,以大肠杆菌O157∶H7为研究对象,对不同光照时间和EBP浓度进行杀菌条件优化,利用光谱表征EBP合成情况,通过靶向实验检测EBP靶向识别能力,通过检测活性氧(reactive oxygen species,ROS)产生能力和种类、细胞膜通透性、细胞质泄露情况、细胞内DNA和蛋白含量研究EBP杀菌机制。结果表明,15 μmol/L EBP在60 min光照条件下具有协同杀菌效果;EBP合成成功,且能够特异性识别大肠杆菌O157∶H7;EBP和EB具有相似的ROS产生能力,主要通过Ⅰ型和Ⅱ型2种机制产生ROS,发挥PDT作用改变细胞膜通透性,造成细胞质外漏,导致细胞内DNA和蛋白大量减少。综上所述,EBP能靶向识别细菌并通过产生ROS破坏细胞膜结构,从而有效杀灭细菌,为PDT防控食源性致病菌提供参考。

为研究肉豆蔻精油/羟丙基-β-环糊精(nutmeg essential oil/hydroxypropyl-β-cyclodextrin,NEO/HP-β-CD)包合物对冷鲜猪肉的保鲜效果,采用不同浓度的包合物结合浸泡法、涂抹法和无纺布法处理冷鲜猪肉,每隔2 d测定菌落总数、pH、挥发性盐基氮、硫代巴比妥酸值、质构、汁液流失率、色泽与感官指标。结果表明, NEO/HP-β-CD包合物添加量1%的无纺布法可有效降低贮藏过程中冷鲜猪肉的菌落总数、pH值、挥发性盐基氮含量,延缓猪肉质构特性与色泽劣变,提高感官品质;与对照组(6 d)相比,可延长贮藏期4 d。因此,NEO/HP-β-CD包合物添加量1%的无纺布法对冷鲜猪肉具有较好的保鲜效果。

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。

便秘是一种常见的胃肠道疾病,且其发生率具有明显的性别差异,女性更易受到便秘的困扰。前期研究发现,应用雌激素受体β(estrogen receptor β,ERβ)抑制剂(枸橼酸他莫昔芬)可成功构建适应女性便秘的动物模型,且长双歧杆菌CCFM1240具有缓解女性便秘的作用,但其发挥作用的途径尚未可知。基于此,该文拟从修复肠神经和肠屏障的角度解析其缓解女性便秘的可能途径。结果显示,相较于模型组,长双歧杆菌CCFM1240干预后能够显著调节肠道菌群结构(上调Pediococcus相对丰度,下调Parabacteroides、Oscillibacter、Ruminococcaceae UGG-010、Ruminiclostridium 9相对丰度),提高6种短链脂肪酸含量(尤其是乙酸、丁酸、戊酸),有助于肠屏障和肠神经系统的恢复[促进肠神经元分泌ACh,降低促炎因子白介素6(interleukin 6,IL-6)并增加Treg比例],改善肠道炎症反应。该研究表明了长双歧杆菌CCFM1240可通过平衡肠道环境,修复受损的肠屏障和肠神经,从而缓解雌激素受体β抑制剂诱导的雌性大鼠便秘,也为治疗女性便秘提供了新的方法。

为了揭示西藏传统风干牦牛肉中细菌和真菌群落组成及安全性,采用高通量测序技术对西藏林芝(LZ)、拉萨(LS)、山南(SN)、日喀则(RKZ)和那曲(NQ)地区的传统风干牦牛中细菌和真菌群落组成进行分析并探讨细菌和真菌的安全性。结果表明,西藏传统风干牦牛肉中富含丰富的微生物菌群,且细菌多于真菌;不同地区风干牦牛肉中微生物丰富度和多样性存在差异;不同地区风干牦牛肉样品中的主要优势细菌门是厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria),主要优势真菌门是毛霉菌门(Mucoromycota)、子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota);不同地区风干牦牛肉中的优势细菌属是假单胞菌属(Pseudomonas)、乳杆菌属(Lactobacillus)和片球菌属(Pediococcus),主要优势真菌属是根霉属(Rhizopus)和毛霉属(Mucor);不同地区风干牦牛肉中细菌和真菌群落组成存在差异。西藏传统风干牦牛肉中即存在功能性益生微生物菌群,又存在大量条件致病菌,具有一定的安全隐患。

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。

为提高香菇干燥品质、降低干燥能耗,探究了香菇分段变温干燥特性及干燥模型。以新鲜香菇为原料,完成了四阶段变温干燥工艺试验,并与3种恒温干燥对比,测定并分析水分比、干燥速率、比能耗、能效、复水比及微观结构。结果表明,分段变温热风干燥的干燥速率也分为4个阶段,均呈先增加后减小的趋势。相比3种恒温(50、55、60 ℃)热风干燥工艺,分段变温干燥比能耗最小,为1.931 kJ/g;能效最大,为1.239。采用6种经典干燥模型对香菇水分比进行分析,结果表明,Midili-kucuk模型能很好地描述香菇分段变温热风干燥水分比随干燥时间的变化规律。

天然萜类化合物二氢香芹酮在医药、食品、化妆品、以及化工等领域具有广泛的应用,可由香芹酮经烯还原酶催化制备,但反应过程中所需的辅酶NAD(P)H价格昂贵,是进行大规模生产的限制性因素。该研究克隆表达了来自枯草芽孢杆菌的葡萄糖脱氢酶(glucose dehydrogenase,GDH),并基于前期获得的克雷伯杆菌烯还原酶KlebER1A303N,通过共表达和融合表达策略构建了KlebER1A303N和GDH在大肠杆菌中的共表达体系,比较和分析了在不同策略下目的蛋白表达的差异及其催化合成二氢香芹酮的差异。结果表明,共表达和融合表达均能成功表达出所需的目的蛋白,并且催化香芹酮生成二氢香芹酮,但融合表达的效果优于共表达,在反应3 h后,转化率达50%。此外,在融合表达中,基因的排列顺序对工程菌催化合成二氢香芹酮也有一定的影响。该研究为建立高效、低成本的二氢香芹酮工业化生产方法提供了基础。

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。

莫能菌素是一种聚醚类离子载体抗生素,被广泛应用于农业和医药行业。肉桂链霉菌作为生产莫能菌素的重要微生物,通过菌种选育和选择性添加发酵前体可能是提高莫能菌素发酵产量的有效手段。研究基于一株莫能菌素工业生产菌2110,尝试对其进行常温室压等离子体诱变,成功获得1株高产突变株,莫能菌素产量为7.56 g/L,提升10%。进一步采用单因素和响应面设计实验优化出该突变株的发酵培养基,主要组成为葡萄糖35.0 g/L、豆油41.81 g/L、黄豆饼粉30.0 g/L、丙酸钠1.0 g/L、亮氨酸0.25 g/L、缬氨酸0.12 g/L和异亮氨酸0.16 g/L,其中豆油、缬氨酸和异亮氨酸对莫能菌素效价影响尤为显著。在此条件下,5 L发酵罐中分批发酵产量达到12.23 g/L,提高56.56%。该研究成果为莫能菌素的工业化生产提供有价值的参考,展现出极大的工业应用潜力。

该文研究了对分离于开菲尔中的一株高产胞外多糖乳酸菌Lactobacillus kefiri(L63)和开菲尔源不同的2株酵母的相互作用。通过qPCR扩增L63的特征序列来确定其单独生长与共培养时的生长状态,发现克鲁维酵母Y4在前期可促进其生长,而在发酵后期2株酵母均抑制其生长;通过苯酚硫酸法测定其共培养时和单独生长时产胞外多糖的差异,发现与2株酵母共培养均能显著提升其胞外多糖产量(P<0.01);而在共同发酵脱脂乳时,发现与2株酵母共培养时在发酵前期可显著提升发酵乳的酸度,而在后期与L63单独发酵结果趋于相同,代谢组学检测结果显示,共培养时的差异代谢物主要分布在细胞生长、能量代谢、呼吸作用等通路,这些都与细胞的生长状态密切相关,在一定程度上解释了L63共培养时生长状态变化的原因。

以酿酒酵母细胞壁为原料,采用二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide,DMSO)溶解-乙醇沉淀法,通过响应面分析法确定制备水溶性酵母β-D-葡聚糖(water-soluble yeast β-D-glucan,WSYG)的最佳工艺条件,利用高效液相色谱、气相色谱、红外光谱和刚果红试验等方法探究WSYG的理化性质,并通过体外试验测试其抗氧化及降血糖活性。结果表明,DMSO溶解-乙醇沉淀法制备WSYG的最佳工艺条件为体积分数90%的DMSO,体积分数91%的乙醇,乙醇溶液与DMSO溶液体积比4.4∶1,水溶性多糖得率为(16.38±0.17)%,多糖含量为(96.02±1.37)%。多糖的相对分子质量为602.56 kDa,单糖组成分析表明其由D-葡萄糖组成,红外光谱图显示其具有多糖的特征吸收峰,并呈β构型;原子力显微镜和刚果红试验显示其在水溶液中为链状且不具有三螺旋结构,这可能是酵母β-葡聚糖水溶性增加的原因。体外活性测试显示WSYG具有优良的超氧阴离子清除能力,且对α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶具有抑制效果,表现出一定的降血糖活性。该方法简便易行,所得的WSYG纯度高、活性较好,可为酵母β-葡聚糖的进一步开发和利用提供理论依据。

硫酸软骨素A(chondroitin sulfate A, CSA)是关节软骨修复中不可或缺的重要成分。CSA由软骨素4-O-磺基转移酶-1(chondroitin 4-O-sulfotransferase-1, C4ST-1)催化软骨素中N-乙酰氨基半乳糖胺(N-acetylgalactosamine, GalNAc)4号位羟基磺酸化合成。然而,由于C4ST-1酶活性较低,其催化能力受限,进而阻碍了CSA的工业化生产进程。为此,该研究旨在通过结合重组菌构建和培养基优化提升C4ST-1酶活性。首先在筛选确定了以毕赤酵母GS115为底盘细胞的基础上,进一步优化了以OST1-α分泌信号肽和SUMO Pro 3促溶标签的组合方式进行C4ST-1分泌表达,经摇瓶发酵C4ST-1最高酶活性为1 889.2 U/L。鉴于前期研究发现无机盐对C4ST-1酶活性的抑制以及现有培养基成本较高问题,该研究通过优化培养基组分,发现不添加昂贵成分酵母无氨基氮源(yeast nitrogen base without amino acids, YNB)时,C4ST-1酶活性较原培养基提高68.4%。此外,结合碳源、其他氮源以及生物素的筛选与优化使C4ST-1酶活性进一步提高。最终,在5L发酵罐补料分批发酵72 h时,获得最高酶活性为5 040.7 U/L。该研究不仅为CSA规模化生产奠定了基础,也将为其他糖胺聚糖(如肝素、硫酸皮肤素)合成所需的磺基转移酶发酵生产提供借鉴。

该研究旨在提高罗非鱼分离蛋白(tilapia protein isolate,TPI)乳液的稳定性,拓展罗非鱼分离蛋白在食品工业中的应用。为此,以TPI为乳化剂,采用高压均质法制备乳液,探究不同卡拉胶质量浓度(0~2.5 mg/mL)对TPI乳液稳定性的影响。结果表明,添加卡拉胶能够显著增大乳液的Zeta电位绝对值(35.62 mV)(P<0.05)、表观黏度(Pa·s)及弹性模量G′。TPI与卡拉胶分子通过静电相互作用形成复合物,表面净电荷增加,阻碍了乳液液滴之间的聚集絮凝,提高了乳液的稳定性。同时,卡拉胶促进了蛋白在油水界面的吸附并形成了致密的界面膜。在模拟肠消化阶段中,添加1.5 mg/mL和2.0 mg/mL卡拉胶的乳液能够有效地抑制脂肪水解,提高乳液的消化稳定性。因此,卡拉胶可有效改善TPI乳液的物理稳定性和消化特性。该研究将为稳态化TPI乳液的开发以及TPI乳液基脂溶性活性物质递送体系的构建提供理论基础。

肌肽是一种新型的食品补充剂,具有多种生物活性功能,已广泛应用于保健品、功能饮料、美容等领域,但肌肽对肝损伤修复的研究与应用鲜有报道。该文旨在研究肌肽对肝损伤的修复作用并探究其作用机制。肌肽预处理正常人肝细胞(normal human hepatocyte, L-02)12 h,400 mmol/mL叔丁基过氧化氢(tert butyl hydrogen peroxide, TBHP)处理L-02细胞4 h,细胞计数试剂盒-8检测细胞存活率,试剂盒检测谷丙转氨酶(alanine transaminase, ALT)、谷草转氨酶(aspartate transaminase, AST)、活性氧(reactive oxygen species, ROS)、谷胱甘肽(glutathione, GSH)水平,流氏细胞术检测细胞凋亡,蛋白印迹定量分析氧化信号通路与凋亡信号通路的相关蛋白表达。结果表明,肌肽预处理显著降低了L-02细胞外液ALT、AST活性,抑制ROS形成,提高细胞内GSH含量,显著抑制L-02细胞凋亡,上调核红细胞2相关因子2(nuclear factor-erythroid 2-related factor-2, Nrf2)、醌氧化还原酶1(quinone oxidoreductase 1, NQO1)、血红素氧合酶1(heme oxygenase-1, HO-1)、B细胞淋巴瘤-2(B-cell lymphoma 2, Bcl-2)的蛋白表达,下调Kelch样ECH关联蛋白1(Kelch like ECH associated protein 1, Keap1)、磷酸化氨基末端激酶(amino-terminal kinases phosphorylation, p-JNK)、胱天蛋白酶3(caspase-3,Cas-3)的蛋白表达。肌肽通过调控Keap1-Nrf2与JNK-Cas-3信号通路有效修复TBHP诱导的肝细胞损伤。

乳酸是传统白酒酿造中一种重要的非挥发性有机酸,且在酱香型酒醅中随轮次增加逐渐积累。酒醅中乳酸偏高会影响白酒的正常发酵。然而,对降低乳酸尚且没有建立有效的控制措施。该研究通过宏基因组测序解析了不同班组堆积和发酵阶段酒醅的菌群结构,并对照了相应的乳酸含量变化,推测出乳酸的积累与乳酸菌群结构的变化有关,还验证了乳酸链球菌素作为乳酸控制物质的可行性。结果表明,与乳酸积累过快的2组相比,1组乳酸菌多样性更高。通过乳酸菌多样性模拟发酵也验证了乳酸含量随着乳酸菌多样性增加而减少。一株低产乳酸的发酵乳杆菌与高产乳酸的乳酸菌Transwell共培养发现,发酵乳杆菌在低于50%的接种比例下也具有更强的生长优势。该研究证明了1 mg/mL乳酸链球菌素对乳酸菌有抑制作用,而对酿造功能菌没有表现出明显的抑制效果,证明其可以通过控制乳酸菌生物量来控制乳酸含量,且不干扰白酒正常生产,是潜在的乳酸含量控制物质。该研究对白酒生产中乳酸含量的控制提供了新的思路和理论指导。

以黑鱼为研究对象,通过顶空-气相色谱-离子迁移谱(headspace-gas chromatography-ion mobility spectrometry, HS-GC-IMS)技术结合电子鼻及感官评定分析腌制黑鱼蒸制过程中挥发性风味物质的变化情况。结果表明,采用GC-IMS法从蒸制黑鱼中共鉴定出43种挥发性物质,醛类、醇类化合物的含量最高,占主导地位,其中醛类物质阈值低,是蒸制黑鱼的主要呈味物质,并于蒸制12 min时在所有挥发性风味物质中占比最高,达到33.92%;其次是酮类和酯类。GC-IMS结合电子鼻以及感官评定的分析结果表明,生鱼与蒸制黑鱼的挥发性成分差异显著,腌制黑鱼在蒸制12 min时的挥发性风味最佳,丁醛、异丁醛、(E)-2-戊烯醛、丁醇、2-甲基丁醇、2-丁酮、2,5-二甲基吡嗪、四氢呋喃的相对含量在蒸制12 min时最高,为12 min时的特征风味物质。该研究可为黑鱼最佳蒸制工艺的确定及黑鱼加工、开发预制菜提供一定的理论依据。

该研究设计了一种结合AFB₁单克隆抗体与CdTe量子点材料的电化学传感器,建立了量子点单克隆抗体(quantum dot monoclonal antibody,QDs-mAb)用于AFB₁的可视化快速定量筛查检测方法。当AFB₁抗原与AFB₁偶联的比例为50∶1时,QDs-mAb法的检测范围为0.03～12 μg/L,最低检测限(limit of detection,LOD)为0.03 μg/L。该方法具有较高的灵敏度、宽广的线性范围,回收率为84.62%～114.47%,并且与现行国家标准GB 5009.22—2016《食品安全国家标准 食品中黄曲霉毒素B族和G族的测定》检测结果表现出高度一致性。该研究建立的QDs-mAb方法实现了食品和粮食中AFB₁的现场即时检测,旨在提升基层监管机构的日常筛查检测水平。

采用单菌、混菌发酵技术,筛选改善蒲公英水提液感官的最佳微生物及其组合,通过单因素及响应面试验优化最佳发酵工艺,利用代谢组学技术解析发酵改善蒲公英水提液感官的相关代谢通路。结果表明,戊糖乳杆菌∶保加利亚乳菌杆∶嗜酸乳杆菌=2∶2∶3为最佳混菌发酵组合,最佳发酵工艺为:发酵时间13.56 h,发酵温度25.57 ℃,接菌量4%。发酵液具备较高的抗氧化活性(羟自由基清除率63.22%,DPPH自由基清除率82.50%)。经代谢组分析,筛选出发酵后差异代谢物共616种,与感官相关的丙氨酸等甜味成分显著上调,香豆素等香味物质显著上调,儿茶素等苦涩味成分显著下调。这些与感官改善相关的差异代谢物主要富集在嘌呤、酪氨酸、丙氨酸/天冬氨酸及谷氨酸、烟酸和烟酰胺等代谢通路。该研究获得了改善蒲公英水提液感官的最佳发酵工艺,在代谢组层面解析了发酵改善其感官的相关代谢通路,可为今后蒲公英资源的深度开发利用提供基础资料。

甲萘醌-7(menaquinone-7,MK-7),作为维生素K₂亚型之一,具有治疗骨质疏松,保护心血管健康等作用。常见MK-7生产主要由纳豆等食品发酵而来,但存在产量低,提取复杂等问题,而枯草芽孢杆菌作为MK-7常见生产菌株,也面临发酵周期长,发酵产量低的问题。该研究对一株引入甲羟戊酸途径的大肠杆菌进行改造,首先利用DLKcat模型比较筛选出4个关键酶,包括七聚异戊二烯焦磷酸合酶BtHepS\BtHepT、1, 4-二羟基-2-萘甲酸七烯基转移酶MnMenA、甲萘醌生物合成C-甲基转移酶NtMenG,将其进行表达优化,构建了大肠杆菌内源合成MK-7途径。随后,整合表达异戊烯基焦磷酸异构酶EcIdi提升前体供应,再对得到的菌株进行补料分批发酵条件优化,包括延迟诱导时间,提升溶氧量至60,MK-7产量达到929.58 mg/L,但出现1 217.58 mg/L的去甲基甲萘醌-7(DMK-7)大量堆积的现象。进一步筛选了不同来源的MenG降低DMK-7的堆积,发现Bacillus subtilis 168来源的MenG可以较好地降低DMK-7堆积。最终,在5 L发酵罐上MK-7的产量达到1 090.45 mg/L,DMK-7降低至231.14 mg/L。该研究结果对应用大肠杆菌生产MK-7具有一定的指导意义。