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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

该研究旨在探讨沙棘油对大鼠酒精性肝损伤的辅助保护作用。将100只雄性SD大鼠随机分为空白对照组、模型组和沙棘油低、中、高剂量组,通过50%(体积分数)无水乙醇诱导建立急性肝损伤动物模型,分析比较不同剂量沙棘油受试物对大鼠肝脏代谢酶类、肝脏及血清脂质水平及肝脏脂质蓄积及酒精代谢酶的影响。结果表明,各组大鼠体重及增重、肝脏质量、肝脏指数均无显著性差异;给予受试物30 d,与模型组相比,各剂量组的肝脏还原型谷胱甘肽水平均显著升高,而肝脏甘油三酯、血清总胆固醇和丙氨酸氨基转移酶水平显著降低,且受试物低、中剂量组的肝脏丙二醛水平显著降低,高剂量组的血清天门冬氨酸氨基转移酶和低密度脂蛋白胆固醇水平显著降低;给予受试物50 d,低剂量组丙二醛水平和病理评分与模型组相比显著降低,还原型谷胱甘肽水平显著增高,中、高剂量组丙二醛水平明显下降,各剂量组肝脏乙醛脱氢酶及乙醇脱氢酶活力无显著差异。结果表明,沙棘油可能通过抗氧化作用和调节脂质代谢减少肝细胞损伤,从而表现出对酒精性肝损伤具有辅助保护作用,但沙棘油对肝脏生化指标和血清生化指标的影响呈现复杂的剂量依赖性关系,在实际应用中,应根据具体情况选择合适的沙棘油剂量。该研究为沙棘油在食品、保健食品等领域的应用提供了科学依据。

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。

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。

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。

该研究旨在探究蒸汽爆破改性技术对石榴皮渣可溶性膳食纤维(soluble dietary fiber, SDF)结构、理化和功能性质的影响。结果表明,以SDF提取率为指标,经单因素试验得到蒸汽爆破改性的最优工艺为,石榴皮渣粒径60目,压力0.60 MPa,维压时间140 s,此条件下石榴皮渣SDF提取率为(13.42±0.12)%,相比改性前提高(5.91±0.04)%。利用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射和扫描电镜探究了蒸汽爆破对SDF结构性质的影响,研究发现改性后石榴皮渣SDF暴露出更多化学基团,分子间氢键作用力加强,结晶度下降,表面变成粗糙多孔的网状结构,出现大量褶皱。蒸汽爆破改性后SDF的持水力、持油力和膨胀力分别提升至蒸汽爆破前的(1.19±0.09)倍、(1.60±0.16)倍和(1.95±0.03)倍。此外,蒸汽爆破增加了石榴皮渣SDF的葡萄糖吸附能力、α-淀粉酶抑制能力、胆固醇吸附能力及抗氧化能力。综上,该研究证明了蒸汽爆破技术可以有效提升石榴皮渣SDF的理化特性和功能特性,为石榴皮渣SDF的提取和应用提供了理论基础。

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。

利用宏基因组测序技术与固相微萃取气质联用色谱法分析青稞酒发酵过程中微生物多样性、风味物质变化特征及优势微生物属及其对关键代谢通路的贡献度。结果显示,在青稞酒样品中,乳酸杆菌属、根霉属、威克汉姆酵母属、发酵毕赤酵母属为发酵过程中主要优势菌;检测出13个酯类、15个醇类、4个醛类、2个酮类、2个酚类和1个吡嗪类共37种风味物质。宏基因组测序总共获得去冗长的基因823 072个,物种注释得到5个门微生物进行KEGG基因功能注释,全局和概述图谱、碳水化合物代谢、信号传导、能量代谢和氨基酸代谢的相对丰度处于高水平。同时得出不同微生物参与底物的代谢网络和风味形成存在分布差异,预测乳酸杆菌属、片球菌属、根霉属、酵母菌属和毕赤酵母属5个属微生物与风味形成的贡献度更相关。该研究有助于阐明青稞酒发酵过程中不同种类微生物在风味形成中的代谢作用。

硒多糖是硒元素与多糖的结合物,较无机硒更易被人体吸收利用,具有抗氧化、抗肿瘤、抗病毒和增强免疫力等多种生物活性,在药物研究和保健品开发等领域有广阔的应用前景。通过梳理国内外有关硒多糖的相关研究,针对硒多糖的合成及药理活性等方面进行归纳和总结,以期为硒多糖的深入研究提供参考。

唾液链球菌嗜热亚种因其优良的发酵和产香特性被广泛应用于工业发酵,我国有着丰富而独特的唾液链球菌嗜热亚种菌株资源,但是目前针对我国特色唾液链球菌嗜热亚种菌株的生长代谢特性研究较少。该研究对分离自我国但位于进化树不同分支的4株唾液链球菌嗜热亚种菌株进行生长及发酵特性分析,表明在碳源利用方面仅CCFM1095和CCFM1308可以代谢利用半乳糖;在氮源利用方面仅有CCFM1015可以利用酪蛋白;CCFM1095为8种氨基酸营养缺陷性菌株。牛乳体系氮源组成限制了菌株生长发酵,除CCFM1015外其余菌株发酵缓慢。因此CCFM1015具有作为快速发酵剂的潜力,CCFM1095具有优良的乳糖利用能力,CCFM1038具有对氨基酸的高效利用能力,为后续菌株发酵条件改善及应用提供依据。

番茄红素是一种天然抗氧化剂,被应用于食品和药品等领域。传统的植物提取法和化学合成法制备番茄红素存在环境污染大、步骤繁琐、生产成本高等缺点。微生物法合成番茄红素因可有效避免以上问题而吸引了国际广泛关注。该研究在食品安全菌株枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)中构建并优化了番茄红素合成途径,实现了微生物法从头合成番茄红素。首先,在B.subtilis中异源表达番茄红素合成基因簇,实现了番茄红素的从头合成;通过优化番茄红素合成基因簇中各基因的核糖体结合位点(ribosome binding sites,RBS),使番茄红素的产量提升至0.57 mg/L。此外,利用易错PCR对RBS优化后的番茄红素合成基因簇进行随机突变,获得一株番茄红素产量提升至6.4 mg/L的突变株。其次,通过筛选番茄红素合成基因簇的表达宿主,番茄红素的产量进一步提升至15.5 mg/L。在此基础上,通过强化番茄红素合成途径和敲除竞争途径,番茄红素产量达到77.4 mg/L。最终经发酵条件优化,番茄红素在摇瓶中的产量达到91.0 mg/L。该研究为微生物法合成番茄红素奠定了基础。