6-α-葡萄糖基转移酶具有催化α-1,4-葡聚糖的外切水解和转糖基化功能,可通过转糖基活性产生非还原端连有α-1,6键的α-葡聚糖,可用于生产环交替糖及其分支衍生物和环异麦芽寡糖等新型功能糖。为了更好地将6-α-葡萄糖基转移酶应用于食品领域,该研究对来源于Bacillus globisporus N75的6-α-葡萄糖基转移酶在食品安全级菌株枯草芽孢杆菌中进行重组表达,并通过表达宿主的选择及优化发酵条件进一步提高重组蛋白产量。结果表明,宿主WHS9更有利于6-α-葡萄糖基转移酶的重组表达,在20 ℃的发酵条件下,胞内外可溶性总酶活力可达2.11 U/mL;在25 ℃添加20 mmol/L海藻糖发酵48 h后,总酶活力可达到2.21 U/mL;优化发酵时间后,发酵36 h总酶活力可达3.14 U/mL,是优化前WHS9表达酶活力的196倍。该研究首次实现了6-α-葡萄糖基转移酶在枯草芽孢杆菌中的重组表达。

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。

为探究茯苓多糖(Poria cocos polysaccharide, PCP)组分对复合乳酸菌冷冻干燥的保护效果,制备茯苓多糖纯化组分,并对其结构进行表征,研究其对复合乳酸菌冷冻干燥的保护效果及作用机理。结果表明,茯苓多糖经分离纯化后得到总糖含量为(96.21±0.39)%的PCP-1,PCP-1的重均分子质量为11 732 Da;主要由葡萄糖和葡萄糖醛酸组成,其摩尔比为0.989∶0.011;PCP-1中存在羟基,同时含有α-糖苷键和β-糖苷键。在基础保护剂中添加PCP-1相较于添加PCP使复合乳酸菌的冻干存活率增加了11.29%。通过扫描电镜观察到添加PCP-1的乳酸菌粉表面更加致密;添加PCP-1后复合乳酸菌的Na⁺-K⁺-ATP酶和乳酸脱氢酶的活力比起添加PCP得到显著增强,分别增加了0.66、1.46 U/mg prot;经过碘化丙啶和二乙酸荧光素双重染色后观察到添加PCP-1的复合乳酸菌的细胞膜完整性得到更好的保持。PCP-1可能是通过羟基的存在形成氢键来降低复合乳酸菌的冻干损伤,提高复合乳酸菌的冻干存活率。

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。

樱桃番茄属于呼吸跃变型果蔬,采后易受乙烯影响加速果实的呼吸作用和后熟进程,严重缩短果实货架期。因此,开发可清除樱桃番茄采后环境中乙烯的包装材料,对于减少果实采后因乙烯催熟而引起的经济损失有重要的现实意义。该研究采用煅烧法制得一种在可见光照射条件下具有光催化活性的铁掺杂二氧化钛光催化剂(Fe-TiO₂),与纯二氧化钛(TiO₂)纳米颗粒相比,Fe-TiO₂禁带宽度减小、光生电子-空穴对复合率降低,在LED灯光照条件下乙烯降解率大幅度提高。将其通过涂膜处理应用于樱桃番茄采后保鲜中,以果实表面色泽的变化判断其后熟进程,探究在LED灯光照条件下Fe-TiO₂对樱桃番茄采后后熟的影响。结果表明,与对照组相比,LED灯光照下,Fe-TiO₂负载于聚乙烯醇中的涂膜处理有效减缓樱桃番茄绿熟果实转红的速度,约推迟4 d,显著延缓果实采后后熟进程,初步展示光催化降解乙烯在果蔬采后保鲜上的应用前景。

该文系统地综述了甜味剂的分类、代谢特点和优势,并重点探讨了各类甜味剂与人体健康之间的关系。甜味剂根据来源和化学结构可分为天然和人工两大类,其代谢特点因具体类型而异。研究表明,过度摄入人工甜味剂可能与肥胖、糖尿病等疾病风险相关;而天然甜味剂(如糖醇类和甜菊糖苷等)可能具有调节肠道菌群、抗炎抗氧化、保肝等有益作用。该文为后续甜味剂加工方向提供参考,尤其为甜味剂与人体健康研究方向提供理论依据。

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。

不同直链/支链淀粉复配以及非热加工处理是改变淀粉理化性质的有效手段。为探讨超高压处理对高直链玉米淀粉和蜡质玉米淀粉复配体系的影响,该文以不同比例复配淀粉为研究对象,研究了超高压(600 MPa/30 min)处理前后其理化性质和结构变化。结果显示,随着蜡质玉米淀粉比例的增加,复配淀粉溶解度、黏度、假塑性增加;超高压处理使复配淀粉储能模量和损耗模量增加;超高压处理后高直链淀粉与蜡质淀粉复配比例为0∶5和2∶3时,其糊化温度分别降低了15.82 ℃和17.62 ℃;超高压处理后复配淀粉的相对结晶度、短程有序性降低,其中蜡质玉米淀粉颗粒破损严重,但高直链玉米淀粉颗粒较完整;体外消化结果表明超高压处理降低抗消化淀粉含量,显著提升了慢消化淀粉含量。因此,将不同直链淀粉含量的玉米淀粉复配并加以超高压处理,可作为一种淀粉物理改性的方式,其在淀粉基凝胶领域具有较高应用价值。

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。

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。

以葡萄牙棒孢酵母(Clavispora lusitaniae CP-1,CP-1)为转化菌株,研究其对陈皮乙醇提取物总酚、总黄酮、主要黄酮类化合物和抗氧化活性的影响。采用高效液相色谱法测定主要黄酮类化合物含量,DPPH法、ABTS法、铁离子还原能力(Ferric reducing ability of plasma, FRAP)法和氧自由基吸收能力(Oxygen radical absorbance capacity,ORAC)法测量抗氧化活性,正交试验设计优化CP-1对橙皮苷的转化条件。结果表明,陈皮乙醇提取物经CP-1转化24 h之后,其总酚、总黄酮含量分别升高42.22%、9.46%;随着转化时间的延长,橙皮素含量升高7.52倍;柚皮素和橙皮素-7-O-葡萄糖苷含量在8 h达到最大值,之后便逐渐降低;芸香柚皮苷、橙皮苷、川陈皮素和橘皮素含量均逐渐降低,分别降低85.10%、88.86%、72.13%和81.82%。CP-1可将芸香柚皮苷、橙皮苷分别转化为柚皮素-7-O-葡萄糖苷和柚皮素、橙皮素-7-O-葡萄糖苷和橙皮素。参与转化的α-L-鼠李糖苷酶和β-D-葡萄糖苷酶主要存在于细胞内酶和细胞碎片中。CP-1亦可增强陈皮乙醇提取物的抗氧化活性,DPPH值、ABTS值和FRAP值分别提高20.66%、9.73%和9.84%,而ORAC值降低3.30%。以橙皮苷为底物建立CP-1的转化工艺,经过正交试验优化得到的最佳工艺条件为:pH 6.5,菌液浓度4.9×10⁹ CFU/mL,橙皮苷浓度2.5 mmol/L。该研究结果为研究微生物转化柑橘黄酮类化合物的作用机制提供理论基础,对于柑橘皮渣高值化利用具有重要意义。

鱿鱼属于软体动物门头足纲,其存活时间短、繁殖速度快、营养全面丰富、蛋白质高、脂肪含量少和热量低。鱿鱼皮占鱿鱼加工废弃物的8%~13%,充分利用鱿鱼皮可防止资源浪费。该文综述了鱿鱼皮的营养成分、脱皮方法、胶原蛋白和明胶的提取方法及具有抗氧化活性、抗高血压、抗皮肤老化、抗肿瘤活性、抗冻性等活性的鱿鱼皮胶原蛋白肽的制备方法。并介绍了鱿鱼皮胶原类产品在食品、医疗、化妆品、药妆品等行业的应用。该文通过对鱿鱼皮加工利用研究进展的系统性介绍,旨在为鱿鱼皮深加工提供理论依据,促进我国水产品加工行业的持续健康发展。未来研究重点应优化鱿鱼皮胶原蛋白的提取工艺,提高其目标肽筛选的靶向性,并开展活性临床验证研究,以期为鱿鱼皮的开发及高值化利用提供参考。

γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)是人体中枢神经系统的主要抑制性神经递质,具有缓解焦虑、失眠以及抗衰老等功效,因此从饮食中适当摄入GABA对人体健康至关重要,而谷物是适合现代生活饮食需求的食物来源之一,经萌芽后的谷物富含GABA,是绿色环保、味道鲜美的天然健康食品。在谷物萌芽的过程中,GABA通过GABA支路及多胺降解途径合成;关键酶活性、基因表达水平以及外界因素对GABA的代谢积累具有不同影响,并且在非生物胁迫下,谷物中的GABA能够迅速积累。该文综述了GABA的合成代谢途径、对代谢产生影响的不同因素以及GABA在逆境胁迫下的应激积累机制,以期为未来谷物萌芽富集GABA的研究做出参考。

食品安全级工业微生物地衣芽胞杆菌(Bacillus licheniformis)与模式微生物相比,严重缺乏质粒载体等合成生物学标准化遗传工具,导致其研究与应用受到限制。该研究首先建立了质粒特性在地衣芽孢杆菌中的评价方法,由此鉴定获得了高效复制原点。在此基础上进一步解析了复制原点中茎环结构影响质粒拷贝数和稳定性的分子机制,并理性设计了系列人工复制原点。结果表明,枯草芽孢杆菌来源的复制原点ORIT5拷贝数是pHY300内源复制原点的2.15倍(达到40.2),同时具有更高的稳定性。3′端增加1个motif为TCCGCC茎环的人工复制原点pT1,拷贝数进一步提升至62.2,稳定性提高36%。以麦芽寡糖基海藻糖合成酶为报告蛋白,携带pT1复制原点的重组菌发酵最高酶活力达到8 726.7 U/mL,比出发菌株提高了43.9%。人工复制原点的开发与应用为地衣芽孢杆菌表达系统的改进和完善奠定了基础。

‘翠香’猕猴桃采购时通常质地较硬,需经贮藏软化后方可食用,然而猕猴桃属于呼吸跃变型果实,易出现集中成熟现象,家庭贮藏期间猕猴桃果实品质演变不可控,易导致消费体验不佳,购买欲望降低。该研究基于理化特性、感官品质、香气特征等维度系统解析了‘翠香’猕猴桃在家庭贮藏条件下果实品质演变规律。就理化特性而言,家庭贮藏期间猕猴桃果实可滴定酸含量及硬度显著降低,总可溶性固形物含量、糖酸比和失重率呈显著上升趋势。基于上述指标的相关性,选用硬度指标建立零级动力学货架期预测模型,且该模型具有良好的精度和可靠性。同时,人工感官评价表明,除外观得分在贮藏期间持续降低外,其感官指标如色泽、香气、滋味、质地等得分显著上升,在第11天时达峰值,故‘翠香’猕猴桃人工感官总得分在采后家庭贮藏第11天时最高,此时最宜食用。采用气相色谱-质谱联用技术对猕猴桃香气特征进行评价,共检测出513种挥发性有机化合物,酯类物质含量在不同家庭贮藏阶段猕猴桃样品中均表现出最高的占比,萜类物质则在种类上表现出最高的占比。第1天和第7天的挥发性物质含量更丰富,香气更为复杂,醛类物质含量最高,具有突出的草本植物气息;第11天时酯类物质在总挥发性成分中的占比显著高于第1天和第7天,果香味和甜味更为馥郁。

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。

该研究以树灵芝(Ganoderma sessile,SCAU-My1)为发酵菌株,采用菌丝体液态发酵制备种子,参考食用菌栽培技术进行菌丝体复合材料(mycelium-base composites,MBCs)制备。分别以麻秆和玉米秸秆为主要原料,接种上述菌丝体液态种后,固态发酵培养5 d,从而制备可生物降解的MBCs。首先,对树灵芝的菌丝体液态发酵种子培养基及培养条件进行了优化,研究碳源、氮源、发酵温度等因素对菌丝体生物量的影响。结果表明,最佳制种培养基配方为:玉米淀粉25 g/L、黄豆粉14 g/L、KH₂PO₄3 g/L、7H₂0·MgSO₄3 g/L;最佳培养条件为:发酵温度28 ℃,初始pH 5.5,接种量5%,装瓶量150 mL/500 mL,转速为180 r/min。在此条件下,种子液菌丝体生物量达18.73 g/L,较优化前的13.90 g/L,提高了34.7%。制备的MBCs在形变发生50%时,玉米秸秆-菌丝体复合材料(C-MBCs)压缩应力为聚乙烯(expanded polystyrene,EPS)材料的5.4倍,为麻秆-菌丝体复合材料(H-MBCs)的0.6倍;在热重分析中,经过600 ℃热处理C-MBCs质量剩余约39%,H-MBCs质量剩余约33%,而EPS材料质量仅剩1.08%,说明玉米秸秆或麻秆制成的MBCs承重能力、热稳定性均优于EPS材料。此结果可为菌丝体复合材料替代发泡塑料作为缓冲包装材料提供有意义的参考。

虾青素因具有抗氧化、着色和提高免疫力等特性,被广泛应用在化妆品、饲料添加剂和医药等行业中。虾青素的传统生产工艺主要包括自然提取和化学合成,然而其不能满足日益增长的市场需求和消费者对天然产品的需求。随着合成生物学的快速发展,利用微生物发酵合成虾青素是一个更有效率的途径。许多天然来源的虾青素,如通过红法夫酵母和基因工程改造酵母(如酿酒酵母、解脂耶氏酵母和马克斯克鲁维酵母等)已经被分离和构建。为了提高工业酵母发酵产虾青素的效率,研究人员利用诱变、基因改造和发酵调控等多种策略,探索了利用不同的廉价底物合成虾青素的方法。该文系统地综述酵母合成虾青素的研究进展,从酵母的代谢途径分析影响虾青素合成的主要因素和利用不同原料合成虾青素的现状,并提出酵母高产虾青素的方法和策略。