七烯甲萘醌(menaquinone-7,MK-7)是维生素K₂的重要活性形式,在促进骨骼健康、预防心血管疾病和治疗神经退行性疾病方面具有广泛的应用前景。该研究选用枯草芽孢杆菌168(Bacillus subtilis 168)作为底盘菌株,采用多模块代谢工程策略系统优化MK-7的生物合成途径。首先,敲除竞争性分支代谢途径的关键基因,包括异分支酸-丙酮酸水解酶基因(dhbB)、芳香族氨基酸合成基因(trpE/aroH)和细菌磷酸酶转移系统(phosphotransferase system,PTS)中的葡萄糖转运蛋白基因(ptsG),以减少前体分流。随后,通过过表达NADH脱氢酶基因(ndh)和末端氧化酶基因(sdhCAB),增强电子传递链效率,促进电子传递。进一步,引入根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)的异源基因dxs,并过表达内源限速酶基因hepS,以提高甲基赤藓糖醇磷酸(methylerythritol 4-phosphate,MEP)途径的通量。最终,改造后的高产菌株S13在摇瓶发酵中MK-7产量达到(123.90±6.52)mg/L。在3 L发酵罐中进行放大验证后,产量进一步提升至242.38 mg/L,为MK-7的工业化微生物发酵生产奠定了基础。

黄嘌呤核苷(xanthosine)简称黄苷,是由黄嘌呤和核糖基组成的核苷,可作为非平衡细胞动力学分裂方式的抑制剂。目前合成黄苷的方法有天然提取法和化学合成法,这2种方法存在产率低、成本高的问题。为构建出1株无质粒的黄苷生产菌株,该研究对大肠杆菌野生型W3110进行了系统的代谢工程改造。结果显示,通过过表达甘氨酸羟甲基转移酶基因glyA、L-天冬氨酸解氨酶基因aspA、碳酸酐酶基因can,加强黄苷合成前体物甘氨酸、L-天冬氨酸、CO₂的供应;且敲除guaA基因,阻断黄苷酸到鸟苷酸的支路代谢后,并未检测到黄苷生成。通过过表达解除反馈抑制的5-磷酸核糖焦磷酸(phosphoribosyl pyrophosphate,PRPP)合成酶的突变体编码基因prs_Eco^D128A,敲除嘌呤核苷酸阻遏蛋白基因purR,摇瓶发酵黄苷产量达到1.05 g/L。引入解淀粉芽孢杆菌解除反馈抑制的PRPP转酰胺酶的基因purF_Baz^K326Q,解除嘌呤从头合成途径中的限速反应,黄苷产量为1.43 g/L。过表达6-磷酸葡萄糖脱氢酶编码基因zwf和转酮醇酶基因tktA,加强磷酸戊糖途径,黄苷产量提高至2.28 g/L。引入异源嘌呤操纵子purEKBCSQLFMNHD强化嘌呤合成途径,黄苷产量进一步提升至2.85 g/L。敲除嘌呤核苷分解酶的编码基因ppnP、嘌呤核苷磷酸化酶基因deoD,减弱黄苷的降解,最终工程菌株XL12黄苷产量达到4.00 g/L。该菌株在5 L发酵罐发酵26 h后产生10.25 g/L黄苷,是目前报道的微生物发酵法生产黄苷的最高水平。

乳酸克鲁维酵母(Kluyveromyces lactis)是一种具有诸多优势的非传统酵母,但关于其内源表达调控元件的研究相对较少。为扩展K.lactis的启动子元件,该研究基于转录组分析、绿色荧光蛋白的表达筛选,系统评价了60个内源启动子的荧光表达水平,筛选出21个高表达启动子。进一步选取强度最高的6个启动子(P_HSP12、P_GAP1、P_ADH1、P_TEF1、P_SED1和P_SSA2),在基因组上进行K.lactis乳糖酶基因的表达。结果显示,启动子P_HSP12、P_GAP1、P_ADH1、P_TEF1表达的乳糖酶活力较天然启动子P_LAC4分别提升了5.2、3.4、2.3、2.2倍。通过启动子功能区域分析,确定了6个强启动子的核心启动子区域及其上游激活序列,并构建了由不同上游激活序列与核心启动子融合的杂合启动子。该研究为K.lactis基因表达调控及异源蛋白高效表达提供了有效工具,将有利于拓展乳酸克鲁维酵母在生物技术领域的应用潜力。

橄榄苦苷是一种天然的裂环烯醚萜苷类多酚化合物,具有抗氧化、抗癌、降血糖和保护心脏等多种生物活性,被广泛应用于食品、保健品、药品和化妆品等领域。目前橄榄苦苷主要通过植物提取法获得,然而植物提取法存在提取效率低、纯化工艺复杂且受自然条件限制等问题。微生物合成橄榄苦苷是极具产业化前景的替代方案,然而橄榄苦苷的生物合成途径尚未完全解析。为了挖掘参与橄榄苦苷合成的关键酶,进一步解析其生物合成途径,该研究首先推测从女贞甙到橄榄苦苷的羟基化修饰可能由多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)或细胞色素P450酶催化;然后通过对油橄榄转录组数据的分析获得3个PPO候选基因,将其克隆到pET-28a载体上,并导入大肠杆菌BL21(DE3)中进行异源表达;最后通过体外酶促反应进行酶功能鉴定。成功挖掘到一个多酚氧化酶OePPO3,该酶能够催化女贞甙合成橄榄苦苷,并对其进行了酶学性质表征。以女贞甙为底物时,酶的最适反应温度为10 ℃,最适pH 6,k_cat/K_m为(20.95±4.22) L/(mmol·min)。OePPO3也可以催化对香豆酸、红景天苷、桂叶苷A和桂叶苷B等化合物的羟基化,具有一定的底物宽泛性。该研究推进了橄榄苦苷生物合成途径的解析,为微生物异源合成橄榄苦苷提供了关键酶学元件。

L-高丝氨酸是一种重要的非蛋白质氨基酸,在饲料、医药和化工等领域中具有重要应用。目前,L-高丝氨酸的合成主要依赖化学合成法和生物法2种技术路径。微生物发酵法因其具有环境友好、成本低廉等优势,被认为是实现L-高丝氨酸绿色制造的理想方式,受到科学家们的广泛关注。谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)是一种重要的食品安全级工业微生物,是发酵生产L-高丝氨酸的潜在优良菌种,然而目前基于C. glutamicum的L-高丝氨酸代谢工程研究仍较有限,L-高丝氨酸的产量和得率仍然较低,难以满足工业化应用的实际需求。因此,该研究以C. glutamicum为宿主底盘,通过敲除降解途径、重构AspC和AspA双合成途径等策略,构建了具有L-高丝氨酸合成能力的基础底盘细胞。在此基础上,进一步通过强化前体供给能力、调控双通路代谢通量、以及优化辅因子NADPH的再生水平等方法,有效提升了L-高丝氨酸的合成效率。最终构建的工程菌株HOM21在5 L发酵罐中L-高丝氨酸的产量达到95.8 g/L,生产强度为1.6 g/(L·h),转化率为0.45 g/g,是目前已报道的利用C. glutamicum生产L-高丝氨酸的最高水平。该研究为C. glutamicum高效合成L-高丝氨酸提供了系统的代谢工程改造策略,揭示了关键限制步骤及其优化路径,为实现L-高丝氨酸的工业化绿色制造提供了理论支撑和借鉴。

花生四烯酸(arachidonic acid,ARA)可直接参与婴幼儿认知和视觉功能的构建,以中长链甘油三酯(medium- and long-chain triglycerides,MLCT)为载体制备ARA型的结构脂质可提升婴幼儿对ARA的吸收效率。该研究以表面活性剂生物印迹脂肪酶提升酶活力,并催化裂殖壶菌微生物油与中链甘油三酯(medium-chain triglycerides,MCT)的酯交换反应合成ARA型MLCT。通过单因素试验和正交试验确定生物印迹脂肪酶的最佳制备条件如下:以Lipozyme 435为催化剂,吐温-20为生物印迹模板,表面活性剂质量浓度为50 mg/L,缓冲液pH值为7.0,这使得印迹后脂肪酶的初始活力比印迹前提高了1.36倍。MLCT合成的最佳条件为脂肪酶添加量的质量分数为6%、MCT与微生物油摩尔比1.5∶1、温度70 ℃、反应时间6 h,产物组成的质量分数为13.12% MCT、66.80% MLCT和20.08%长链甘油三酯(long-chain triglycerides,LCT)。其中,位于sn-1,3位的MCFA的摩尔分数为58.13%,位于sn-2位的ARA摩尔分数为15.61%。生物印迹脂肪酶重复使用7次后MLCT含量仍保持61.05%。该研究合成ARA型MLCT,提高了ARA生物利用率,在功能食品和营养保健品中具有潜在应用价值。

莱鲍迪苷D(Rebaudioside D,Reb D)是高甜度、低热量的天然甜味剂,兼具商业与健康价值,为合成莱鲍迪苷M(Rebaudioside M,Reb M)的前体,其研究可推动高品质甜味剂开发。该研究通过构建糖基转移酶EUGT11与蔗糖合成酶AtSUS3的重组大肠杆菌菌株,进一步建立双酶偶联体系,实现尿苷二磷酸葡萄糖(uridine diphosphate-glucose,UDPG)的循环利用,驱动莱鲍迪苷A(Rebaudioside A,Reb A)高效生物合成Reb D。优化双酶催化体系反应条件结果表明,在3 mL含100 mmol/L NaH₂PO₄-Na₂HPO₄缓冲液(pH 7.0)的糖基化偶联反应体系中,含粗酶提取物2.4 mg/mL,Reb A 1.2 g/L和蔗糖60 g/L,30 ℃下反应20 h后,Reb D的产量达到最大值1 205.81 mg/L,产率提高至86.06%。该研究有效提升了Reb D的合成效率,也为低成本规模化生产优质甜菊糖苷奠定了技术基础。

该研究通过全基因组分析,系统阐明了青春双歧杆菌(Bifidobacterium adolescentis)与粪双歧杆菌(Bifidobacterium faecale)的分类学关系。以菌株CICC 10187R(JCM 19861,曾用名粪双歧杆菌B.faecale)为研究对象,对其16S rRNA基因序列和全基因组序列进行了重新测序,并开展了16S rRNA基因和全基因组序列的系统发育分析、基因组特征比较分析、平均核苷酸一致性(average nucleotide identity,ANI)分析、平均氨基酸一致性(average amino acid identity,AAI)分析以及数字DNA-DNA杂交(digital DNA-DNA hybridization,dDDH)分析。研究结果显示,16S rRNA基因和全基因组序列系统发育分析表明CICC 10187R与Bifidobacterium adolescentis ATCC 15703^T聚于同一系统发育分支。菌株CICC 10187R (GCA_039830185.1)的基因组大小为2.20 Mb,基因组DNA G+C含量为59.07 mol%,与B.adolescentis ATCC 15703^T的ANI值为97.87%,AAI值为97.91%,dDDH值为80.70%,均超过细菌种水平的阈值。此外,通过对NCBI数据库中620株相关菌株的全基因组序列进行分析,进一步验证了CICC 10187R应被鉴定为B.adolescentis。B.adolescentis作为重要的食品用菌种,其准确的分类学地位鉴定是开展菌株功能研究、安全性评价和产业化应用的重要基础。该研究为B.adolescentis的分类鉴定提供了坚实的科学依据,也为相关领域的研究和应用提供了重要参考。

口咽念珠菌病在免疫力低下的人群中呈现高发趋势,基于宿主黏膜免疫调控层面预防该疾病的发生是一种新型防治策略。防御素和分泌型免疫球蛋白作为黏膜的第一道防线,是口腔抗致病菌感染的关键效应分子。该研究旨在筛选具有调控宿主抗菌物质分泌能力的口腔共生菌,并阐明其宿主-微生物互作调控黏膜免疫的作用机制。通过HOK-16B口腔角质细胞模型从15株唾液联合乳杆菌中筛选获得CCFM1417,进一步利用白色念珠菌感染的小鼠口咽念珠病模型评估其菌体裂解物的预防效果,并解析宿主体内IL-17信号通路及抗菌效应分子的变化。分子机制研究表明,该菌株通过激活IL-17/IκBζ信号通路,驱动鼠源β-防御素-3(murine β-defensin 3, mBD3)表达上调至(30.69±6.35) pg/mg(较模型组提高2.25倍),同时诱导多聚免疫球蛋白受体(polymeric immunoglobulin receptor,pIgR)和分泌型免疫球蛋白(secretory immunoglobulin A,SIgA)水平的协同升高(较模型组分别提高1.57倍和1.94倍),能够有效地预防小鼠口咽念珠病的发生。该研究揭示了唾液联合乳杆菌CCFM1417通过IL-17/IκBζ信号通路调控宿主黏膜抗菌物质分泌的分子机制,为口咽念珠菌感染的靶向治疗研究提供了重要理论依据。

基于肠道菌群探讨花椒对高脂饲料诱导的肥胖小鼠脂质代谢影响及可能作用机制。建立由高脂饮食诱导的小鼠肥胖模型,分为空白组、模型组、花椒低中高剂量组,进行为期8周的干预。实验期间监测小鼠体质量变化,收集小鼠粪便进行16S rDNA测序。结束后,采集血清及肝、脂肪、结肠组织。实验结果显示,花椒干预显著降低肥胖小鼠体质量、甘油三酯和总胆固醇水平,同时修复高脂饮食引起的脂肪组织肥大、肝脏脂肪变性及肠道屏障损伤。16S rDNA测序结果表明,与模型组相比,花椒干预在一定程度上恢复了肥胖小鼠的肠道菌群多样性。β多样性分析可知,花椒干预显著降低厚壁菌门/拟杆菌门比值,同时提升乳杆菌、罗姆布茨菌、杜氏杆菌和拟杆菌属的相对丰度,降低有害菌脱硫弧菌科的相对丰度。肠道菌群功能预测分析,花椒通过调控肥胖小鼠肠碳水化合物代谢、氨基酸代谢及能量代谢等代谢功能来维持机体健康。结果表明,花椒给药通过调节小鼠新肠道菌群紊乱,从而有效预防肥胖发生。

长期高脂饮食会导致机体脂肪堆积、血脂异常、肠道菌群紊乱,增加高血脂等慢性疾病发病率。该文旨在研究菊粉复配黑木耳多糖对高脂饮食小鼠血清指标、肝脏脂肪堆积、肠道菌群的影响。首先评价了不同质量比例(5∶0、4∶1、3∶2、2∶3、1∶4、0∶5)菊粉复配黑木耳多糖体外降血脂活性,并将小鼠分为正常对照组(饲喂普通饲料),高脂对照组(饲喂高脂饲料),干预组饲喂添加不同比例菊粉复配黑木耳多糖的高脂饲料,干预8周后,研究高脂饮食对小鼠血清、肝脏、肠道菌群的影响。结果表明:在菊粉复配黑木耳多糖(2∶3)条件下,对甘氨胆酸钠、牛磺胆酸钠的结合率最高。不同比例菊粉复配黑木耳多糖对实验小鼠体重、肝体比显著降低,血清总胆固醇、总甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇含量均极显著下降,高密度脂蛋白胆固醇水平显著升高。小鼠肝脏中脂肪滴数量和体积均明显减少,均比单一菊粉、黑木耳多糖干预效果明显。菊粉复配黑木耳多糖干预高脂饮食小鼠,提高了肠道中乳酸杆菌属、杆菌属、副拟杆菌属、拟杆菌属等产生短链脂肪酸菌属相对丰度,降低了脱硫弧菌属、螺杆菌属、扭链瘤胃球菌、Colidextribacter相对丰度,改善了高脂饮食对肠道菌群的影响。该研究表明菊粉复配黑木耳多糖对高脂饮食小鼠具有调控血脂及改善肠道菌群的作用,为预防高血脂及功能性产品开发提供新思路。

该研究采用非靶向代谢组学初步探究树莓粗多糖(raspberry crude polysaccharides,RCP)缓解皮肤中波紫外线(ultraviolet B,UVB)光损伤的作用机制。采用UVB诱导BALB/c小鼠皮肤光损伤模型,苏木精-伊红染色观察小鼠皮肤组织病理变化;微板法检测小鼠皮肤组织中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和过氧化氢酶(catalase,CAT)活力;酶联免疫吸附测定小鼠皮肤组织中IL-6、TNF-α和基质金属蛋白酶3(matrix metalloproteinases-3,MMP-3)水平。通过非靶向代谢组学检测小鼠皮肤代谢物的变化。结果表明,RCP能够缓解UVB诱导的表皮增厚、局部角化过度,纤维组织增生和炎性细胞浸润的症状;明显提高UVB光损伤小鼠皮肤组织中SOD和CAT活力,降低IL-6、TNF-α和MMP-3水平。通过非靶向代谢组学从小鼠皮肤中共鉴定出58种差异代谢产物。富集分析显示,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢途径是RCP干预后最显著富集的氨基酸代谢途径。相关性分析结果表明,丙氨酸与SOD呈显著正相关,DL-天冬酰胺、谷氨酸、L-谷氨酰胺和N-乙酰基-L-天冬氨酸与SOD呈显著负相关。综上,RCP对UVB皮肤光损伤的防护作用可能是通过调控丙氨酸、天冬氨酸及谷氨酸代谢途径,从而减轻UVB对皮肤造成的氧化应激。

特应性皮炎(atopic dermatitis,AD)是一种普遍的过敏性皮肤疾病。该研究基于前期文献调研,选择了具有免疫调节作用的多种益生元,包括低聚果糖、低聚半乳糖、低聚木糖和菊粉,旨在探究单个益生元及其组合对AD症状的缓解效果。结果显示益生元干预缓解了AD小鼠皮肤病理症状,并伴随着过敏炎症相关的效应细胞浸润减少,血清免疫球蛋白E和皮肤组织中IL-4、IL-5、IL-13和胸腺基质淋巴生成素等炎症因子水平的降低,IFN-γ水平的升高。在所有组别中,4种益生元的组合的施用比单一益生元的施用显示出更优异的效果。此外,通过对小鼠肠道菌群进行测序分析发现,益生元组合改变了肠道菌群结构,提高了菌群多样性,在属水平上显著提高了Angelakisella和Ruminiclostridium 5等潜在有益菌的相对丰度,在操作分类单元水平上显著提高了Erysipelotrichaceae bacterium NYU-BL-F16等的相对丰度。肠道菌群互作网络和关联性分析结果表明,益生元组合干预富集的肠道菌与免疫炎症因子的改变显著相关。综上,混合益生元显示出更好的AD缓解效果,即实现了协同增效,有助于通过改变肠道微生物群结构组成和调节免疫反应来缓解AD,为开发改善AD的新策略提供了充足的科学依据。

乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)因其来源广泛,且具有良好的益生特性而被广泛用于食品工业和饲料工业。该研究对仔猪粪便分离鉴定的9株P.acidilactici 进行了全基因组测序和组装,并结合NCBI数据库的275株P.acidilactici的基因组数据进行比较基因组学分析。结果显示,这284株P.acidilactici泛基因集呈现开放趋势,系统发育树和ANI聚类结果一致。284株P.acidilactici可分为两个大的遗传分支。人源菌株与动物源菌株在系统发育树上有相对聚集趋势,植物源菌株分布于动物源菌株与人源菌株之间。人源P.acidilactici在基因组大小、GC含量、CDS数量均显著低于动物源与植物源菌株(P＜0.05),动物源菌株的GH2、CBM50等CAZys注释拷贝数显著多于人源(P＜0.05)。动物源菌株的信息储存与处理的拷贝数显著多于人源菌株(P＜0.000 1),细胞生长与信号传导的拷贝数则相反(P＜0.000 1)。猪源菌株与其他动物源分离株在基因组基本信息、COG功能大类上无显著差异(P>0.05)。但GT2、GT4、GT26家族基因拷贝数上显著多于其他动物体内分离株(P＜0.05),CE10、GH43家族基因拷贝数上显著少于其他动物体内分离株(P＞0.05)。此外,动物源菌株中44.4%菌株注释到细菌素基因簇,其细菌素基因簇携带率高于人体分离源或植物分离源。该研究分析了不同分离源P.acidilactici的基因组特征与功能基因,为研究P.acidilactici 深层次的生境适应性进化提供数据支持。

后生元是指对宿主健康有益的灭活微生物或包括其代谢产物,相比活的益生菌,其具有更高的安全性、稳定性及更广泛的作用靶点,在缓解炎性肠病方面具有显著优势。研究以葡聚糖硫酸钠诱导的溃疡性结肠炎小鼠为模型,评价长双歧杆菌长亚种HSBL001后生元(HSBL001)对溃疡性结肠炎症状的改善作用,并结合宏基因组学及代谢组学探讨其潜在机制。结果显示,HSBL001干预可显著缓解结肠炎系列症状,表现为降低疾病活动指数、增加结肠长度、改善组织病理学损伤、缓解炎症(提高IL-10抗炎因子分泌,降低IL-6和TNF-α促炎因子分泌)和脾脏肿大。宏基因组数据分析表明,HSBL001能够调节肠道菌群的组成和丰度,维持肠道菌群稳态。HSBL001显著提高了Duncaniella dubosii、Faecalibaculum rodentium和Bacteroides thetaiotaomicron等有益菌的丰度,降低了Mucispirillum schaedleri、Pumilibacter muris等的丰度。代谢组学分析表明,相比于模型组,HSBL001显著上调了95种代谢物,包括S-亚硝基谷胱甘肽、α-亚麻酸和7α-羟基-3-氧代胆甾-4-烯-27-酸等,且显著下调了3-羟基异戊酸和N-乙酰葡糖胺醇等80种代谢物水平。对差异代谢物通路富集分析表明,HSBL001主要调节初级胆汁酸生物合成和α-亚麻酸代谢等通路。综上所述,补充长双歧杆菌长亚种HSBL001后生元可以缓解溃疡性结肠炎小鼠症状,其潜在机制与调节肠道菌群组成相关,还可提高D.dubosii和F.rodentium等丰度,同时可调节初级胆汁酸生物合成和α-亚麻酸代谢,该研究为缓解结肠炎症状提供新的干预方法和研究思路,也为后生元的产业化应用提供理论依据。

植物乳植杆菌具有广泛的碳水化合物代谢能力。该研究比较了热带与非热带来源菌株的碳水化合物活性酶基因分布、糖源利用差异及其发酵青椒中游离氨基酸含量的差异。结果显示,热带菌株的糖基转移酶(glycosyltransferase,GT)家族基因平均含量(310±13)显著高于非热带菌株(296±5,P<0.05),GT2和GT4家族显著富集。热带来源的植物乳植杆菌对鼠李糖的利用效率显著更高[代时(0.62±0.11) h vs.(1.35±0.27) h,P<0.05],但对蔗糖和果糖的利用较弱[代时(1.43±0.06) h vs (1.09±0.06) h,(1.42±0.09) h vs (1.03±0.09) h,P<0.01],而木糖、麦芽糖、水苏糖和葡萄糖的代时差异无统计学意义(P>0.05)。发酵青椒中17种常见游离氨基酸测定结果显示,热带菌株组的精氨酸[(5.15±0.11) mg/100 g]和丝氨酸[(2.09±0.22) mg/100 g]含量显著高于非热带菌株[(2.69±0.75)、(0.83±0.53) mg/100 g,P≤0.05)],且精氨酸含量高于商业对照组[(2.10±0.36) mg/100 g,P≤0.001]。结果表明,地域差异驱动了植物乳植杆菌CAZy基因(尤其是GT家族)的适应性分化,为开发地域特色益生菌提供了理论依据。

黄芪多糖具有多种生理活性功能,其高效利用具有重要意义。该研究以提取纯化的黄芪多糖为原料,并与其他冻干保护剂复配,测定其对嗜酸乳杆菌CICC 22162冷冻干燥的保护效果。结果表明,黄芪多糖组分为64.38%葡萄糖、19.81%半乳糖和15.81%阿拉伯糖,复合保护剂使嗜酸乳杆菌存活率提升至(85.02±1.25)%。扫描电镜显示菌体形态更均匀,相较于传统保护剂,复合保护剂的碱性磷酸酶活性(3 450.61 U/g)降低15.5%,乳酸脱氢酶泄漏减少38.7%,溶菌酶敏感性实验中活菌数降幅减少20.6%,NaCl胁迫下膜损伤降低37.2%,组蛋白外泄量减少68%。证明黄芪多糖能更好地维持细胞壁和细胞膜的完整性,减少细胞内容物的泄漏,抵抗外界不利的环境变化。在模拟胃肠消化中菌株存活率达81.3%,较传统保护剂提升33.9%,4 ℃贮藏120 d后活菌数仍有9.18 lg CFU/mL,制备的冻干菌粉兼具高存活率、强胃肠耐受性和稳定性,研究结果为益生菌制剂提供了创新保护方案,在功能性食品和肠道微生态调节领域具有重要应用价值。

蜡样芽孢杆菌是一种常见的食源性致病菌,不仅能够污染各种食物导致疾病,并且在生产加工中难以清除,因此亟须能够有效抑制蜡样芽孢杆菌的方法。该文旨在探究抗菌肽Temporin L的生物学特性及对蜡样芽孢杆菌的抑菌活性和作用机制。首先利用在线生物信息学软件对Temporin L的生物学特性进行预测,然后通过微量肉汤法测定对蜡样芽孢杆菌的抑菌活性及在不同条件下的稳定性,最后利用扫描电子显微镜和分子对接揭示对蜡样芽孢杆菌的作用机制。结果表明,Temporin L是一种小分子、正电荷、稳定、无毒的疏水性多肽,二级结构以延伸链为主,不存在跨膜区和信号肽,11种蛋白酶可对其进行剪切。此外,Temporin L对蜡样芽孢杆菌具有良好的抑菌活性,最小抑菌浓度和最小杀菌浓度分别为8、16 μmol/L。当外部环境(温度、紫外线、pH、金属离子)发生改变时,Temporin L对蜡样芽孢杆菌仍具有较好的抑菌作用,最小抑菌浓度保持为8 μmol/L。进一步分析发现,Temporin L可使蜡样芽孢杆菌的形态发生改变。同时,Temporin L可通过形成氢键和疏水作用与DNA和磷脂酶C产生较好的结合能。综上所述,Temporin L不仅呈现出良好的生物学特性,还能有效抑制蜡样芽孢杆菌的生长,其优异的稳定性使其有望成为一种新型食品防腐保鲜剂。

阿魏酸脱羧酶(ferulic acid decarboxylase,FDC)可以生物催化阿魏酸生成广泛应用于食品、医药、化妆品等行业的4-乙烯基愈创木酚。为研究来源于非酿酒酵母中FDC的酶学性质和催化功能,从美国国家生物技术信息中心(NCBI)数据库中筛选出异常威克汉姆酵母(Wickerhamomyces anomalus)中阿魏酸脱羧酶XM,实现在毕赤酵母中的异源表达。阿魏酸脱羧酶XM与4种酸(咖啡酸、阿魏酸、对香豆酸和芥子酸)进行分子对接,预测5种氨基酸残基(酪氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸)可能改变阿魏酸脱羧酶XM的功能。结果表明,该重组蛋白在摇瓶中和在发酵罐中诱导84 h后的酶活力分别为(19.72±0.32) IU/mg和(136.39±2.94) IU/mg。重组酶在40 ℃和pH 6.0下显示出最大活力。该酶具有广泛的底物特异性,能够在底物浓度为4 mmol/L的条件下高效脱羧4种酸。咖啡酸、阿魏酸、对香豆酸和芥子酸为底物的动力学常数K_m的值分别为(151.94±9.30)、(133.70±5.62)、(152.09±5.33)、(170.89±8.76) μmol/L;V_max值分别为(156.23±2.19)、(158.16±1.52)、(156.86±1.14)、(128.64±0.96) IU/mg。该研究可为进一步深入探究阿魏酸脱羧酶XM的催化机制奠定基础。

高温大曲是酱香型白酒生产的糖化剂、发酵剂和生香剂,其馥郁香气影响白酒品质,但产香功能微生物及风味特征尚不清晰。该研究聚焦高温大曲主体丝状真菌,通过高通量测序、分离培养及原位模拟发酵,系统解析了其种属关系及生香特征。结果表明,嗜热子囊菌属(Thermoascus,平均相对丰度39.07%)、曲霉属(Aspergillus,17.03%)、嗜热真菌属(Thermomyces,9.70%)和拟青霉属(Paecilomyces,5.84%)是高温大曲主体丝状真菌,并基于培养组学技术成功实现其可培养及其形态学特征描述。进一步研究发现,主体丝状真菌对温度和pH的耐受性存在显著差异,但均能广泛利用多种碳源。原位固态发酵实验表明,Thermomyces lanuginosus和Thermoascus crustaceus在合成吡嗪类化合物方面表现出色;Paecilomyces variotii在产生芳香族化合物方面能力突出;Aspergillus orayzae在合成呋喃和酯类化合物方面优势明显。该研究为高温大曲功能微生物资源开发及菌群功能强化提供了重要的理论基础。

堆积发酵是酱香型白酒生产的一个关键工序环节,该研究聚焦酱香型白酒摊晾至堆积发酵过程,旨在解析微生物群落分布规律及其来源。以四轮次发酵过程的堆积酒醅、大曲和环境样品为材料,运用高通量测序、气相色谱等技术,并结合多元数据统计方法展开研究。结果显示,优势菌属,如芽孢杆菌属(Bacillus)、克罗彭施泰特氏菌属(Kroppenstedtia)、高温放线菌属(Thermoactinomyces)、枝芽孢杆菌属(Virgibacillus)、毕赤酵母属(Pichia)等,在摊晾及堆积过程中均作为优势菌存在,堆积发酵阶段的优势菌属在摊晾过程中得到富集。风味物质方面,摊晾过程风味物质总含量上升,酸类物质增加显著;堆积发酵时醛类和酸类下降、醇类上升,微生物与风味物质存在显著相关性,如乙酸与多种微生物显著相关。环境微生物群落中,细菌和真菌组成各有特点,且部分与酒醅微生物相关。组间差异分析表明,堆积过程酒醅在多个代谢途径上活性较高。微生物溯源表明,酒醅细菌和真菌在摊晾前期受工具影响大,撒入大曲后,大曲成为微生物主要来源,堆积时真菌主要来自工具和地面,且工人来源贡献小。该研究解析了酱香型白酒摊晾至堆积发酵过程微生物的动态变化及来源,为生态白酒酿造的优化提供了理论支撑。

该研究综合运用高通量测序技术与传统培养方法,系统研究了湖北襄阳地区中温大曲的细菌群落结构及主要乳酸菌类群,并结合电子舌技术对其滋味品质进行了评估。研究发现,在属水平上,中温大曲细菌群落以魏斯氏菌属(Weissella,38.65%)、乳杆菌属(Lactobacillus,22.67%)、葡萄球菌属(Staphylococcus,7.28%)、片球菌属(Pediococcus,4.19%)和明串珠菌属(Leuconostoc,3.88%)等为核心优势菌群,其中乳酸菌类群在各样本中的平均相对含量累计达69.39%,占据绝对主导地位。基于传统培养方法的结果表明,食窦魏斯氏菌(Weissella cibaria)是襄阳地区中温大曲中占比最高的乳酸菌。菌群功能分析发现,中温大曲中的细菌在碳水化合物和蛋白质利用方面发挥着重要作用。值得注意的是,除常规酿造功能菌外,研究还检测出链霉菌属(Streptomyces)等可以潜在产生白酒不良风味的微生物在酒曲中占据了一定比例,提示在酒曲生产过程中需要进一步加强相关微生物的管控。在滋味品质方面,电子舌分析发现酸味、咸味、鲜味和丰度是中温大曲中响应值最高的滋味指标,不同曲块在酸味方面的差异最为突出,而这些差异可能与菌群代谢活动的异质性密切相关。该研究深化了人们对襄阳地区中温大曲细菌群落结构及其与滋味品质相关关系的认知,同时为区域酿酒企业改进制曲工艺提供了一定的理论依据,对推动传统酿造技术的现代化发展具有一定指导意义。

解析酱油减盐发酵体系中的腐败和有害细菌组成是实现和优化酱油减盐发酵的重要前提,可为筛选抑制酱油发酵腐败菌的功能菌株提供参考。该研究采用高通量测序技术分析了100、120 g/L和140 g/L减盐酱油发酵过程细菌组成的演替变化,发现肠杆菌属(Enterobacter)、葡萄球菌属(Staphylococcus)是低盐酱油发酵体系中的优势腐败细菌,分别占16.38%~79.13%、0.05%~71.76%。片球菌属(Pediococcus)、乳杆菌属(Lactiplantibacillus)等酱油发酵功能细菌的丰度则低于这些腐败细菌,为0~1.14%、0.03%~1.10%。该研究从酱醅中分离到多株可有效抑制阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)、霍氏肠杆菌(Enterobacter hormaechei)、阪崎氏肠杆菌(Enterobacter sakazakii)、腐生葡萄球菌(Staphylococcus saprophyticus)、鸡葡萄球菌(Staphylococcus gallinarum)等腐败菌或有害菌的乳酸菌。其中戊糖片球菌(Pediococcus pentosaceus)与植物乳植杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)的抑菌活性和抑菌谱接近,且它们的抑菌能力都高于乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)和屎肠球菌(Enterococcus faecium)。对筛选自酱醅的菌株P.pentosaceus WT6适用于酱油减盐发酵特性的研究表明,它在20 ℃下培养24 h时OD₆₀₀可达2.53,可耐受140 g/L的盐(存活率为104.7%)、产有机酸的量为33.58 g/L。该研究在揭示酱油减盐发酵体系中细菌群落组成的基础上,得到了1株符合酱油减盐发酵要求的菌株P.pentosaceus WT6,研究结果可为乳酸菌协同实现酱油减盐发酵提供参考。

为了探究微波膨化预处理对大豆酿造酱油呈鲜显味的影响,采用液相色谱-质谱法和气相色谱-质谱法对膨化和未膨化预处理大豆酿造酱油中的非挥发性物质和挥发性风味物质分别进行分析。液质联用分析发现,与未膨化预处理的酿造酱油相比,膨化大豆酿造酱油中分子质量＜500 Da的肽组分占比显著提高(P＜0.05),其中含谷氨酸等呈鲜氨基酸的多肽含量显著提升。气质联用结果表明,与未膨化预处理的酿造酱油相比,膨化大豆酿造酱油中风味物质的种类与含量显著增加(P＜0.05),尤其是与呈鲜显味相关的挥发性组分。其中苯乙醛、苯甲醛、3,4-二甲基苯甲醛、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚、2,4-二叔丁基苯酚和2-羟基-3-苯基丙酸甲酯为典型特征挥发性风味物质,分别赋予酱油坚果香、花果香、焦糖香、烘烤香特征。上述结果表明微波膨化预处理提高了酱油中呈鲜显味物质含量,改善其风味特征。该研究为开发高品质鲜味酱油提供了新思路,对调味品行业技术创新具有重要应用价值。

在民间,新疆奶疙瘩具有调节胃肠道功能、降低血脂等益生功效的说法广泛流传。然而,奶疙瘩益生功能的科学证据相对较少。该研究以新疆伊犁牧民手工奶疙瘩为样本,运用宏基因组学技术,深入剖析新疆奶疙瘩中微生物群落的多样性,并运用KEGG、eggNOG(evolutionary genealogy of genes:Non-supervised Orthologous)和CAZy(Carbohydrate-Active enZYmes Database)等数据库对代谢途径、参与代谢的功能基因及酶进行注释与分析。在此基础上,筛选出具备胆固醇降解能力的菌株,旨在进一步完善新疆奶疙瘩的科学研究体系,为其潜在益生功能的开发利用提供坚实的理论依据。宏基因组分析结果显示,X1样品的真菌优势菌种为马克斯克鲁维酵母(Kluyveromyces marxianus),细菌为乳杆菌属(Lactobacillus)和链球菌属(Streptococcus),优势菌种有德氏乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii)等;X2样品真菌优势菌为马克斯克鲁维酵母和酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae),细菌优势菌包括链球菌属(Streptococcus)等,优势菌含嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)等。KEGG富集结果表明X1和X2可富集到甘油三酯等4种脂质代谢相关途径,证实样品微生物具备降胆固醇能力,为开发降胆固醇相关产品提供了潜在的微生物资源和理论依据。筛选获得10株胆固醇降解能力较强(＞20%)的菌株,其中,乳酸肠球菌(Enterococcus lactis)菌株XY2-4展现出最优异的胆固醇降解性能,其降解率高达66.63%,显著高于筛选群体的平均水平。此外,该研究还成功分离到一株具有胆固醇降解能力的酿酒酵母,其胆固醇降解率达到44.83%,显示出该酵母菌株在脂质代谢调控领域的潜在应用价值。

研究表明日常摄入奶酪对人体骨骼与肌肉健康具有积极的促进作用,但是目前针对奶酪中具有调控肌肉与骨骼健康功效的生物活性肽生产情况的研究较少。CCFM1263是一株具有优良蛋白水解活性的乳杆菌,其对酪蛋白具有独特的切割位点,在发酵乳中可生成多种生物活性肽。该研究将瑞士乳杆菌CCFM1263添加到切达奶酪中,测定了蛋白水解、生物活性肽含量,以及奶酪提取物对成骨细胞和成肌细胞的增殖影响,探讨其对切达奶酪在成熟过程中具有调控肌肉与骨骼健康功效的生物活性肽生产及其功能性的影响。研究结果表明CCFM1263在成熟过程中加速了蛋白质水解,加速了具有调控肌肉与骨骼健康功效的生物活性肽FPP、RHPHPHLSF和NIPPLTQTPVVVPPFLQPE的生成,增加了IPP和VPP的含量。添加附属发酵剂CCFM1263还能够提高奶酪对成骨细胞和成肌细胞增殖的作用。因此,瑞士乳杆菌CCFM1263具有缩短切达奶酪成熟时间,增加奶酪调控肌肉与骨骼健康功能性的应用潜力。

该研究采用鼠李糖乳酪杆菌和戊糖片球菌复配对马铃薯进行发酵,制备马铃薯乳酸菌发酵饮料和高纤粉,通过超高效液相色谱-四极杆-飞行时间质谱系统分析了其代谢产物及相关代谢通路。结果表明,在马铃薯乳酸菌发酵饮料和高纤粉中分别鉴定出1 593和1 344种代谢物,基于变量投影重要度(variable importance in projection,VIP)≥1和P<0.05进一步确定了18种和19种关键差异代谢物。通过KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)通路富集分析发现,甘油磷脂代谢、精氨酸生物合成是马铃薯乳酸菌发酵饮料和高纤粉中共同存在的显著富集代谢通路,此外,烟酸/烟酰胺代谢、淀粉/蔗糖代谢分别是马铃薯乳酸菌发酵饮料和高纤粉中的差异性代谢通路;这些代谢通路与马铃薯中氨基酸代谢、磷脂胆碱生物合成、糖类分解代谢以及烟酰胺合成与代谢密切相关。该研究结果可为基于乳酸菌发酵技术开发马铃薯饮料和高纤粉产品提供理论依据和数据支持,对功能性食品的研发具有重要的参考价值。

该研究选用蓝莓汁基质分别接入5株益生菌(植物乳植杆菌、干酪乳酪杆菌、嗜酸乳杆菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种和唾液链球菌嗜热亚种)进行液态发酵,比较感官品质、可溶性固形物、总酸、pH、总糖、总酚、总花色苷等指标,并测定抗氧化及风味评价,确定蓝莓汁发酵最适菌株并探究其对小鼠肠道健康的影响。结果表明,益生菌发酵蓝莓汁的各方面都有所提升。其中植物乳植杆菌和嗜酸乳杆菌对可溶性糖的利用程度较高,产酸能力较强分别达到1.55、1.39 g/L。在总酚和抗氧化能力方面,植物乳植杆菌、干酪乳酪杆菌和德氏乳杆菌保加利亚亚种都显著提升,但在总花色苷方面无显著差异。气相色谱-离子迁移谱共检测到35种,其中,含量较高的醇类、醛类和酮类在植物乳植杆菌发酵组中变化较大,赋予发酵蓝莓汁果香、花香。肠道健康方面,植物乳植杆菌发酵蓝莓汁可以改善肠道紊乱小鼠的肝脏、肾脏和小肠绒毛及其周围组织细胞的轻微损伤,提高厚壁菌门中的产丁酸菌属(如颤螺菌属)等有益菌的丰度,抑制普雷沃氏菌属等促炎菌群和托马斯菌属等有害菌的生长。综上,植物乳植杆菌发酵蓝莓汁具有改善肠道健康的潜力,为开发具有保护肠道健康作用的发酵蓝莓汁产品提供借鉴。

为增加豆制品副产物-豆清液利用率,该研究以豆清液为原料复配百香果,并使用乳酸菌进行共发酵,探索发酵期间(0、6、12、18、24 h)理化指标、活菌数、营养成分、抗氧化活性及风味物质的变化规律。结果表明,乳酸菌百香果豆清饮料发酵18 h活菌数、抗氧化活性达到最高值,pH、总酸、可溶性固形物、总酚、总黄酮均显著上升后趋于平缓,而相较于纯豆清饮料,乳酸菌百香果豆清饮料中的大豆异黄酮葡萄糖苷型转化为苷元型的速率变慢。5个发酵阶段挥发性风味物质共检测到84种风味物质,以酯类和醇类为主导香气,18 h风味物质含量达到最高值1 333.30 μg/kg,偏最小二乘判别分析和气味活性值分析确定芳樟醇、乙酸己酯、月桂烯、冰醋酸为该饮料整体香气轮廓的关键标志化合物。该研究为豆制品副产物-豆清液再利用提供理论依据和参考。

为提高副产物苹果皮的利用程度,该研究利用植物乳植杆菌发酵苹果皮,真空冷冻干燥和热风干燥2种方式处理苹果皮,研究苹果皮粉的粉质特性和体外消化特性。结果显示,真空冷冻干燥苹果皮粉的色泽明亮,颜色淡粉(L^*和a^*值高),接近苹果皮本身的颜色;真空冷冻干燥苹果皮粉的总酚含量高达9.79 mg/g,堆积密度和振实密度小,休止角和滑角大,粉体结构疏松,总抗氧化能力是热风干燥苹果皮粉的1.83倍。发酵苹果皮堆积密度小,亮度高,黄色浅,在体外模拟口腔、胃、肠道3种消化环境中,发酵苹果皮粉的总酚、可溶性膳食纤维和3种抗氧化能力分别是未发酵苹果皮粉的1.38~1.43、1.8~4.9、1.12~1.33倍,表现出良好的营养特性和生物活性。该研究为苹果副产物开发利用提供新的方向,为苹果皮的精深加工提供理论依据。

传统玫瑰酱利用高糖环境以抑制有害菌,但其高糖的特性越来越不被大众接受,而降糖发酵则会导致玫瑰酱品质下降。为同时兼顾发酵玫瑰酱的安全及风味,对5种不同蔗糖与木糖醇配比的玫瑰酱进行比较分析,发现适度木糖醇(50%)处理的发酵玫瑰酱具有较高的感官品质(色泽和气味)和理化特性(糖度、酸度、功能活性物质和抗氧化能力)。同时对低糖玫瑰酱的风味物质进行分析,发现低糖发酵后,玫瑰酱的醛类、醇类、酸类和酯类化合物占比有所增加,挥发性风味物质的种类减少但含量增加,特征风味物质分布更集中。接合酵母属菌株(Zygosaccharomyces sp.)、西班牙弧菌(Achromobacter spanius)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、营养杆菌(Pedobacter nutrimenti)和雷夫松氏菌(Leifsonia shinshuensis)显著促进了醋酸异丁酯、乙酸异戊酯、乙酸甲酯、丙酸乙酯、醋酸-D、乙酸乙酯、2-甲基-1-丙醇和异戊醇-D等化合物的增加。该研究可为减糖发酵生产玫瑰酱提供理论依据。

缺铁是全球范围内常见的营养失调症之一,肽铁螯合物因其较高的生物利用度,被认为是理想的补铁来源。该研究采用红曲霉与枯草芽孢杆菌发酵法从花生粕中获得花生多肽,与Fe²⁺结合制备肽铁螯合物,并对肽铁螯合物进行结构表征,分析其在不同pH和温度条件下的稳定性。结果表明,发酵72 h后生成的花生多肽,其分子质量主要分布在1 kDa以下,且具有更高的铁螯合率。在最佳螯合条件下,铁螯合率达到(61.45±0.28)%。傅里叶变换红外光谱和紫外-可见吸收光谱的结果显示,肽铁螯合物的结构发生了变化,且Fe²⁺主要与多肽中的羧基和氨基结合形成一种区别于简单物理混合物的肽铁螯合物。在多肽的氨基酸组成中,Asp和Glu对铁螯合的贡献最为显著。与花生肽相比,肽铁螯合物的粒径尺寸更大[(497.22±5.95) nm],且具有更高的zeta电位[(-9.20±0.36) mV]。这与其二级结构及表观形态的改变密切相关。此外,肽铁螯合物还表现出良好的pH和热稳定性。上述结果为利用发酵技术开发新型肽铁补剂提供了理论依据。

该文研究了发芽糙米γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)的体外抗氧化能力和体外抑制乙酰胆碱酯酶(acetylcholinesterase,AChE)活性效果及其分子机制。通过DPPH自由基、ABTS阳离子自由基和羟自由基的清除试验来评价发芽糙米GABA抗氧化能力,GABA的半抑制浓度IC₅₀值分别为0.082、0.075、0.216 mg/mL,具有较好的抗氧化能力。通过酶抑制试验研究了发芽糙米GABA对AChE的抑制作用,GABA对AChE的抑制率为59.77%,其IC₅₀值为2.49 mg/mL,具有较好的抑制效果,其抑制类型为可逆的非竞争性抑制。通过分子对接和分子动力学模拟考察了该分子系统的动态行为,结果表明,GABA主要通过氢键和疏水作用与AChE的Tyr130、Gly117等氨基酸残基结合,结合自由能为-5.37 kcal/mol,结合状态相对稳定,从分子水平证明了发芽糙米GABA抑制AChE活性的机制。该研究为富GABA的发芽糙米在抗衰老功能性食品开发中的应用提供技术依据。

蜂胶提取物(propolis extract,PE)富含多种生物活性物质,然而由于溶解度低和不稳定性,其应用受到限制。为了克服这些局限性,该研究利用羧甲基壳聚糖(carboxymethyl chitosan,CMCS)与β-环糊精(β-cyclodextrin,β-CD)的相互作用来共载PE。研究发现,通过调整添加顺序、CMCS和β-CD的比例以及PE的添加量(0.5%),可以有效控制PE的聚集和沉淀,从而提高其稳定性。此外,电镜、粒径(4 778.3 nm)、zeta电位(-30 mV)和多维理化表征结果证明,PE主要是通过氢键、静电相互作用和疏水相互作用包埋于CMCS/β-CD共载体系中。该研究为构建包埋PE的CMCS/β-CD-PE共载体系提供理论参考,扩宽了PE在食品中的应用。

由蛋白质和多糖形成的复合体系较单一蛋白质和多糖组分具有更强的功能特性,且山桐子粕中富含蛋白质和多糖。该研究探究1%~5%(质量分数)的纤维素酶添加量对碱溶提取的山桐子粕蛋白质-多糖复合物的理化与功能特性的影响。结果表明,随着纤维素酶添加量由0%增加至5%时,复合物中蛋白质和多糖含量显著增加(P<0.05),但是总酚和黄酮含量无显著差异(P>0.05)。同时发现纤维素酶处理后,复合物的溶解度、持水力、持油力、乳化活性和乳化稳定性较对照组均有所改善,呈现先增加后降低的趋势,在3%添加量时达到最高水平,较对照组分别提升了36.22%、74.70%、53.91%、7.32%和58.00%(P<0.05)。该研究证实,通过调控纤维素酶的添加量可以获得理化与功能特性良好的蛋白质-多糖复合体系。研究结果为山桐子粕资源的综合加工利用提供技术支撑。

该研究旨在通过非靶向代谢组学技术,对比分析3种不同方法提取甘薯皮多酚的效应差异。采用水提法、超声波辅助醇提法和维生素C辅助醇提法提取甘薯皮多酚,经液相色谱-质谱检测后进行主成分分析(principal component analysis,PCA)、正交偏最小二乘法判别分析(orthogonal partial least squares discriminant analysis,OPLS-DA)等多元统计分析,筛选特征代谢物并剖析不同方法对成分的影响。结果显示,共鉴定出401种酚类物质,PCA显示水提组样本稳定聚集,超声波辅助醇提组与维生素C辅助醇提组异质性大;OPLS-DA验证组间差异显著,超声波辅助醇提与水提、超声波辅助醇提与维生素C辅助醇提、水提与维生素C辅助醇提间分别有2 263、2 292、489种差异代谢物,代谢物主要富集于脂质、氨基酸和碳水化合物通路。3种方法作用机制不同,超声波辅助醇提对酚酸和类黄酮提取更优,维生素C辅助醇提可平衡成分多样性与稳定性,为甘薯皮高值化利用奠定基础。

该研究首次将蒸汽辅助烘烤这一新型烹饪方式应用于牡蛎中,在200 ℃的烘烤温度下,分别采用无蒸汽烘烤(no steam,NS)、25%低蒸汽量烘烤(low steam,LS)和50%高蒸汽量烘烤(high steam,HS)烹饪牡蛎,以牡蛎在烹饪过程中的中心温度(下文称为烹饪中心温度)分别达到65、70、75 ℃作为烹饪终点,并测定其理化性质、感官与风味的相关指标,以揭示蒸汽辅助烘烤对牡蛎理化性质与风味的影响。结果表明,烹饪所需时间随蒸汽量增大而缩短;在感官评价中,蒸汽量增大使牡蛎形态、光泽评分提升,LS-75 ℃、HS-70 ℃和NS-75 ℃获得了较高的喜好度评分;相比无蒸汽烘烤,LS在所有烹饪中心温度下、HS在65、75 ℃使牡蛎的烹饪损失率显著增加(P＜0.05);2种蒸汽辅助烘烤方式在70、75 ℃时均使牡蛎水溶性与盐溶性蛋白含量显著减小、羰基含量显著增大(P＜0.05);在各烹饪中心温度下,硫代巴比妥酸值随蒸汽量增大而显著增大(P＜0.05),2种蒸汽辅助烘烤方式在65、70 ℃均使席夫碱与荧光晚期糖基化终产物含量降低;挥发性风味分析共检出40种物质,其中HS-70 ℃ 与LS-75 ℃产生的挥发性风味物质较为丰富。该研究证明,在同一烹饪中心温度下蒸汽辅助烘烤促进牡蛎蛋白与脂肪氧化,同时减少了美拉德反应产物的生成,并产生更丰富的挥发性风味物质。该文能够对水产品新型热加工方式提供一定参考。

该文通过研究荞麦添加量(0%~25%)对手工空心挂面宏观品质(蒸煮、质构)、微观组分(蛋白质、淀粉)结构及其消化特性的影响,建立面条品质与组分特性之间的关系,并确定影响传统手工空心挂面品质的关键组分。结果表明,荞麦粉能够通过蛋白质和膳食纤维等物质协同优化面团的动态流变特性。然而,过量添加荞麦粉(25%)会导致面筋蛋白的过度稀释及面筋网络的断裂,从而显著劣化面条的宏观品质。X射线衍射与红外光谱结果也表明,25%荞麦添加量显著降低了面条微观组分的有序性,具体表现为淀粉结晶度和蛋白质有序结构(α螺旋和β折叠)含量的显著下降。扫描电子显微镜与体外模拟消化结果显示,荞麦粉添加比例升至15%后淀粉团聚及抗性淀粉形成增强,消化速率与预估血糖生成指数显著下降。因此,荞麦粉添加量在15%~20%时,手工空心挂面的品质较为理想。

为探究高能电子束辐照对构叶(Broussonetia papyrifera leaves)品质的影响,该研究分析了不同辐照剂量(0、8、10、15、20 kGy)对构叶微生物数量、营养品质、活性成分、单宁含量及抗氧化活性的影响。结果表明:与未辐照组(0 kGy)相比,8 kGy剂量下除好氧菌(<2 lg CFU/g 鲜重)外其余微生物均被灭活,满足常规灭菌需求,15 kGy剂量可实现完全灭菌;8~20 kGy剂量对构叶干物质、粗蛋白、可溶性碳水化合物、中性洗涤纤维及酸性洗涤纤维含量均无显著影响(P>0.05),除甘氨酸外其余氨基酸含量均发生显著变化(P<0.05);随着辐照剂量增加,总酚含量持续升高,总黄酮含量显著降低,单宁含量呈先降后升趋势并于15 kGy达最低值。构叶的ABTS阳离子自由基和DPPH自由基清除能力随剂量升高呈下降趋势,羟自由基清除能力呈先降后升趋势,总抗氧化能力总体降低。综上所述,8 kGy辐照剂量适用于需保留氨基酸完整性的构叶原料,可兼顾微生物控制与营养保护;15 kGy剂量可满足严格灭菌需求,并实现部分单宁降解,但会显著降低抗氧化活性。该研究通过明确辐照剂量与品质指标的变化关系,为构叶辐照加工提供了科学依据。

为有效提高辣椒干燥品质,降低干燥能耗,该文基于新设计的准双级变频热泵干燥系统,实验研究了循环风量作为关键因素对辣椒干燥品质指标和系统性能指标的影响规律。结果表明,在干燥温度为60 ℃、装载量为8.0 kg的条件下,随着循环风量从360 m³/h增大至720 m³/h,辣椒水分蒸发速率加快,平均干燥速率呈上升趋势,干燥时间缩短;系统能效比(coefficient of performance, COP_sys)总体呈现先上升后波动下降的趋势;单位能耗除湿量先上升后下降;干后辣椒的色差值先下降后上升。当循环风量为720 m³/h时,干燥速率取得最大值,为0.45 g/(g·h)。当循环风量为540 m³/h时, COP_sys、平均单位能耗除湿量分别取得最大值5.27、0.33 kg/(kW·h),辣椒色泽此时也达到最优。综合考虑能耗、干燥效率与品质,该文最终选择540 m³/h作为辣椒热泵干燥的最优循环风量。

为探究不同浓度臭氧处理对采后西梅贮藏品质及乙烯合成的影响。该实验选取(0、64.2、96.3、128.4 mg/m³)浓度的臭氧,每隔15 d对西梅果实进行处理,在近冰温(-1~-1.5 ℃),相对湿度(80%~90%)的条件下贮藏120 d,测定西梅贮藏品质及乙烯代谢指标。实验表明,不同浓度臭氧处理均可抑制西梅呼吸速率,延缓果实硬度和失重率下降,维持西梅可溶性固形物、可滴定酸和抗坏血酸含量。其中96.3 mg/m³臭氧处理西梅保鲜效果最佳,进一步研究表明96.3 mg/m³臭氧组可抑制乙烯合成关键限速酶1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶和1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶活性,减少乙烯合成前体物质蛋氨酸、S-腺苷蛋氨酸的转化,降低1-氨基环丙烷-1-羧酸和乙烯的生成,同时提高果实抗氧化能力。结果表明,臭氧处理可通过维持西梅贮藏品质,抑制内源乙烯合成,最终达到延长西梅贮藏期的目的。

为阐明红葡萄酒酿造过程中单宁结构演化对涩感感知的影响机制,该研究采用超高效液相色谱四极杆飞行时间质谱联用及感官定量描述分析法系统开展赤霞珠红葡萄酒酿造过程中12个关键时间点的单宁组分非靶向代谢组及涩感强度演变规律研究,并运用分子对接技术解析单宁-唾液蛋白相互作用分子机制。研究结果显示:总酚含量与涩感强度均在发酵阶段显著升高,随后在陈酿阶段趋于稳定;单宁组分分析揭示了酿造过程中儿茶素类单宁占比呈下降趋势,棓儿茶素类和儿茶素没食子酸酯类单宁占比在发酵阶段先升高(峰值分别为19%和14%)后降低,陈酿阶段趋于稳定;单宁平均聚合度在酒精发酵期间从1.62大幅升高至2.38,在陈酿阶段保持稳定;非靶向代谢组学揭示了酿造过程中大部分儿茶素类单宁(DP1-1、DP2-1等)含量在发酵结束达峰值后陈酿阶段趋于稳定,大部分棓儿茶素类单宁(DP2+1P-2、DP3+1P-1等)含量在酿造过程中持续积累陈酿12个月时达到峰值,而大部分儿茶素没食子酸酯类单宁(DP1+1G-1、DP2+1G-1等)含量在发酵阶段达到峰值后陈酿阶段呈下降趋势;分子对接结果表明,单宁与胰腺α-淀粉酶间相互作用主要以氢键和疏水相互作用为主,儿茶素类单宁随聚合度增加结合强度逐渐增强,棓儿茶素类单宁随原花翠素比例增加结合强度略微降低,儿茶素没食子酸酯类单宁随酯化程度增加结合强度大幅增加,与涩感强度变化表现出高度一致性。该研究结果为红葡萄酒酿造过程中单宁复杂结构演变对涩感感知变化的影响提供了一定的理论基础。

随着消费者对食品营养的追求,市面上出现多种迎合消费者需求的功能性鸡蛋,该研究通过比较红法夫酵母源虾青素鸡蛋与其他鸡蛋在营养物质和抗氧化、抗炎及减脂功能特性方面的差异,评估红法夫酵母源虾青素鸡蛋的品质。结果显示,红法夫酵母源虾青素鸡蛋中含有虾青素(60.5±1.48) μg/g,蛋白质(12.96±0.38) g/100 g,在不饱和脂肪酸中,二十二碳六烯酸占比为0.62%,二十碳五烯酸占比为0.18%,均高于雨生红球藻源虾青素鸡蛋,必需氨基酸与总氨基酸的比值为39.1%,与雨生红球藻源虾青素鸡蛋相同。超氧化物歧化酶活性、总抗氧化能力和谷胱甘肽过氧化物酶活性均高于普通鸡蛋,丙二醛值最低为457.62 nmol/L,红法夫酵母源虾青素鸡蛋抗氧化能力优于其他鸡蛋;红法夫酵母源虾青素鸡蛋可以降低白细胞介素-6、白细胞介素-10、肿瘤坏死因子-α和NO的分泌,抑制率为1.61%,具有抗炎活性;红法夫酵母源虾青素鸡蛋脂滴含量下降,具有减脂功能。研究结果显示,红法夫酵母源虾青素鸡蛋是一种优质的功能性鸡蛋,能够提供更好的营养价值。

全谷物是膳食多酚的重要来源,其中丰富的多酚类化合物有助于控制血糖和胆固醇,对于预防糖尿病和心血管疾病具有重要作用。但其生物可及性受限于复杂的基质结构(如细胞壁结合态、共价结合态)及胃肠道环境中的低释放率。近年来,多组学技术为解析微生物发酵调控多酚转化的分子机制提供了新工具。利用发酵技术能够有效地将结合态的多酚转化为更易于人体吸收的游离态酚,从而提升多酚的生物可及性,其中多组学技术(宏基因组学、转录组学、代谢组学、宏蛋白组学)为解析多酚生物转化路径提供了新视角。该文综述了发酵全谷物中多酚成分的代谢转化过程,以及如何提高多酚的生物可及性,旨在为有益于人体健康的发酵谷物产品的开发和利用提供理论依据,进一步提高全谷物产品的营养价值和健康益处。

食源性肽是蛋白质经酶解、发酵等方式获得的小分子活性肽,具备降血压、抗氧化、免疫调节等多种生物活性。该文介绍了食源性肽的来源、制备方法及主要功能,简述了其活性受氨基酸序列与结构特征影响的作用机制,综述了提高其生物利用度的研究进展,重点包括消化稳定性与跨膜吸收效率的改善策略。文章指出未来应关注高效制备、作用机制及安全性评价,得出多组学与体内外功能验证结合,揭示结构-功能关系,将促进食源性肽在功能食品和医药领域应用的发展方向。

吡喃花色苷是一类发现于陈酿红酒中的新型花色苷衍生物,具有较高的稳定性,能在一定程度上影响红酒的品质和色泽。此外,前期研究还发现吡喃花色苷能提高花色苷稳定性,并且在抗癌、抗炎、抗氧化等方面也具有显著优势。因此,该文重点探讨吡喃花色苷结构、颜色特征、稳定性、生物活性及其应用情况,旨在为吡喃花色苷的开发利用和定向合成提供参考。

肉类食品作为膳食营养的重要组成成分,其成分组成与质量变化直接影响食品品质和人体健康。机器学习是利用计算机建立分析模型,将大量的采集信息作为输入数据,以预期的结果信息作为输出数据,在二者间构建联系,从而实现高效快速的结果预测工作。基于机器学习的肉类食品质量检测,较传统方法更为高效、精准、便捷。该文围绕机器学习在肉类食品物质含量变化、掺假成分识别、微生物检测、物理特性预测的典型应用,突出机器学习在肉类食品质量检测的显著优势,总结归纳了目前的应用趋势,提出了现有技术存在的不足和挑战;并结合数字化背景下的机器学习与其他技术应用,进行了肉类食品质量控制和监测技术体系的展望。

冻结和解冻对肉品质都有着重要的影响,冻藏过程产生的冰晶挤压组织细胞和肌原纤维蛋白,导致冷冻肉解冻后出现保水能力减弱和蛋白质凝胶品质劣变等问题。解冻方法对冷冻肉最终品质有着重要影响。该文综述了传统解冻(空气和水解冻)和新型解冻(超高压、真空、微波、射频、远红外、欧姆加热、磁场、超声波解冻)方法分类、优缺点、原理及影响因素。该文总结了解冻、反复冻融对肉品质变化的影响,展望了冷冻肉未来研究方向,为研究解冻对冷冻肉品质影响提供理论依据。

粮油品质安全至关重要,传统检测方法存在样本破坏性大、效率低等弊端,难以满足现代粮油产业快速、无损、在线检测的需求。该文综述了国内外粮油无损检测技术研究的相关技术与方法,围绕品质安全重要指标对各项技术的适用范围及优缺点进行讨论,并对未来粮油品质安全检测精准、高效、智能化的发展特点及多数据融合、与人工智能相结合等的发展方向进行展望,为粮油产业的相关检测研究提供参考。