药食同源中药材作为传统中医学的基石,与发酵行业中广泛应用的益生菌——乳酸菌形成了潜力巨大的协同效应,在当今注重健康生活方式的时代背景下,受到越来越多的关注与研究。该综述系统地总结了关于乳酸菌发酵药食同源中药材的现有研究,详细阐述了中药材发酵技术以及乳酸菌发酵的优势,同时整理了中国国家卫生健康委员会批准的药食同源物质名单以及可用于食品的乳酸菌菌株名单。该文还阐明了乳酸菌发酵药食同源中药材的机制,重点介绍了其对活性物质和功效的影响。实验证据显示,乳酸菌发酵显著提高了药食同源中药材中活性物质的生物利用度,增强了抗氧化、降血糖和抗炎效果,表明乳酸菌发酵中药材的研究前景广阔,或将成为引领中药现代化发酵技术研究的未来趋势。

菊苣多糖(Cichorium intybus polysaccharides, CIP)作为天然膳食纤维型益生元,近年来在功能乳制品中的应用备受关注。该研究构建模拟胃肠消化-结肠发酵体外模型,系统评估不同剂量CIP强化益生菌发酵乳在抗氧化、降糖功能及肠道菌群调控方面的作用机制。结果表明,质量分数0.9%低剂量组在消化过程中释放出更多低聚糖片段,显著提升DPPH自由基、ABTS阳离子自由基及羟自由基的清除率,具有更优的抗氧化活性。同时,其对α-淀粉酶与α-葡萄糖苷酶的抑制作用显著高于1.6%的高剂量组(P<0.05)。在体外厌氧发酵阶段,CIP促进短链脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFAs)合成,其中,低剂量组在消化后显著提升SCFAs水平并优化菌群多样性。高通量16S rRNA测序结果显示,CIP低剂量组显著促进双歧杆菌(Bifidobacterium)与普拉梭菌(Faecalibacterium)增殖,同时抑制志贺氏菌(Shigella)等有害菌属,构建更为稳定且具功能潜力的菌群结构。相较之下,高剂量组虽富集部分益生菌,但菌群多样性下降且SCFAs合成效率受限。研究表明,低剂量CIP可通过调控消化酶活性与肠道微生态,实现多重功能协同效应,为CIP在功能性发酵乳中的应用提供理论依据和剂量优化参考。

Akkermansia muciniphila(Akk)是肠道微生物群中具有调节黏液层稳态和宿主代谢功能的潜在益生菌,但作为益生菌在食品中应用,其菌株安全性与益生功能仍需要进行系统评估。该研究通过体外实验评估Akk ATCC BAA835的益生特性,包括黏附能力(生物膜形成、自聚集、疏水性)、抗氧化性(DPPH自由基、羟自由基、超氧阴离子自由基清除能力)、酸/胆盐耐受性及胃肠道模拟存活率,并结合抗生素敏感实验、急性和亚急性毒性动物体内实验综合分析其安全性和益生特性。研究结果显示,Akk ATCC BAA835不产生生物膜,自聚集率为37.97%(24 h,中等),在二甲苯、十六烷和辛烷溶液中疏水率均大于50%(二甲苯达70.42%,8 h)。菌株发酵液对DPPH自由基和超氧阴离子自由基的清除能力显著优于菌悬液和无细胞上清液,在pH 2.0和3 mg/mL胆盐浓度下存活率均大于88%,模拟胃肠液存活率大于95%,胃肠道环境耐受性表现良好。药敏实验结果显示菌株对氨基糖苷类抗生素具有抗性。急性毒性实验结果显示,1×10¹¹ CFU/kg bw剂量未引起动物死亡或脏器损伤,与对照组相比,血清总胆固醇水平显著下降。亚急性毒性实验中,高剂量组(1×10¹⁰ CFU/kg bw/d)雌鼠脏器系数(肾脏)轻微升高,但苏木精和伊红染色结果未见异常,血液红细胞分布宽度值显著下降,提示红细胞生理状况的改善。该研究通过对Akk ATCC BAA835益生特性与安全性进行系统评估,为其作为功能性益生菌的开发应用提供关键安全性数据支持,为其后续功能性食品的开发和应用提供参考。

全麦馒头富含膳食纤维、B族维生素及酚酸类生物活性成分,在调节肠道菌群、降低慢性疾病风险等方面具有显著功效。然而,麸皮中不可溶性膳食纤维(insoluble dietary fiber,IDF)通过物理屏障作用干扰了淀粉与面筋网络结合,同时植酸通过螯合效应降低了矿物质等的生物可及性,导致产品存在适口性差、营养利用率低等问题。近年来,基于酶解调控、微生物传统发酵及发芽等生物技术手段,定向降解植酸、重构IDF理化性质,并通过调节面筋蛋白交联网络提升面团流变学特性与发酵能力,从而起到改善全麦馒头的质构与营养品质的作用。该文系统综述了酶解技术、发酵技术和发芽技术对全麦面团加工适应性与终产品感官特性的调控机制,阐明其对全麦馒头的营养品质与感官特性的提升作用。随着精准营养需求的增长,生物改性技术在全麦主食加工中的应用前景广阔,该研究为开发兼具高营养与优品质的全麦馒头提供了理论依据与技术路径。

随着饮酒人群规模的扩大,具有解酒护肝功效的植物饮料市场应用前景广泛。该研究采用单因素分析和响应面优化酵素果汁饮料的工艺条件,并通过人体酒精呼气实验及构建斑马鱼醉酒模型,研究其解酒护肝作用,为酵素果汁饮料应用提供理论依据。结果表明,酵素果汁饮料的最优工艺条件为酵素料液比1∶30(g∶mL)、藤茶粉添加量0.09%(质量分数,下同)、姜黄添加量0.03%、三氯蔗糖添加量0.01%,所得感官评分为(88.75±0.31)分。与对照组相比,饮用酵素果汁饮料30 min内,人体呼气酒精含量下降速率加快,醒酒时间缩短2 h。此外,在最大耐受浓度内,酵素果汁饮料对乙醇诱导的兴奋期醉酒模型斑马鱼均有显著的醒酒作用,剂量越大作用越明显;同时,酒精性脂肪肝辅助保护功效随酵素果汁饮料浓度增大而增强,表明一定浓度条件下的酵素果汁饮料具有解酒护肝作用。

随着大健康产业的发展,益生菌越来越多地进入人们的日常饮食生活,对其进行菌株水平的安全性评价对人类健康具有重要意义。该研究基于国内外专家研究成果及益生菌安全性相关指导文件,系统梳理了益生菌安全性评价的研究进展,归纳了安全性评价的标准流程,并对未来评价方法的发展趋势进行了展望。益生菌的安全性评价流程包括国内外安全性评价资料分析、菌株的分类鉴定、体外评价和体内评价四部分。国内外安全性评价资料分析是指对菌种国内、国外使用历史及安全性(包括但不限于其致病性和产毒能力报告、临床试验资料、科技文献或综述等)进行综合分析。菌株分类鉴定最有效的方法是全基因组测序,通过对益生菌的毒力基因、不良特性相关基因以及耐药基因进行分析来评估菌株安全性。体外评价包括对益生菌的溶血活性、产生物胺的量、抗生素的耐药性以及产D-乳酸的量进行检测。体内评价主要是基于动物模型的毒理学评价。该文为选择益生菌安全性评价方法以及替代毒理学模型提供新的思路和理论资料。

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。

3-岩藻糖基乳糖(3-fucosyllactose,3-FL)作为人乳寡糖(human milk oligosaccharides,HMOs)中的主要成分之一,约占HMOs的5%,具有调节肠道菌群、提供免疫支持和促进大脑发育的功能。目前对3-FL合成的研究多集中在大肠杆菌中,该研究通过引入来自Kluyveromyces lactis的lac12、来自Mortierella alpina的gmd和gmer,以及筛选6种3-岩藻糖基转移酶(α-1,3-Fut),最终选择引入来自Neobacillus cucumis的fut3Bc,首次实现了在解脂耶氏酵母中合成3-FL,产量达0.66 g/L。进一步通过过表达相关基因,确定了由α-1,3-Fut催化的代谢反应是3-FL合成的限速步骤。随后,通过对Fut3Bc添加小泛素相关修饰蛋白(small ubiquitin-related modifier,SUMO)和多拷贝表达SUMO-fut3Bc,3-FL产量提升至2.28 g/L。最后,通过增强NADPH的供应,3-FL产量进一步提高至2.84 g/L,经5 L发酵罐补料分批发酵后,产量达14.70 g/L。该研究探索了在解脂耶氏酵母中生产3-FL的可行性,为构建人乳寡糖细胞工厂提供了参考。

白酒作为中国传统蒸馏酒的典范,承载着数千年的酿造智慧与文化积淀。研究表明,适度饮用白酒在生理健康、精神健康和社会健康层面呈现多重积极效应。在生理健康层面,白酒中含有多种健康活性因子,与中医食药养生理论相结合,可开发新型养生酒,拓展健康产业的边界;在精神健康方面,适度饮用白酒能带来一定的积极影响,包括提升情绪愉悦感、缓解焦虑情绪以及改善睡眠质量,但这类效应需结合个体差异进行具体评估;在社会健康领域,适度饮用白酒能有效增进人际互动,成为维系和强化人际关系的有益纽带。从产业发展视角看,白酒产业链深度整合了农业生产、餐饮服务和文化旅游等多元业态,形成了良好的经济协同效应。然而,应当正视长期过量饮用白酒可能带来的健康风险。未来应通过多学科研究,深入探索饮酒行为与心理情绪、社交健康的关联,挖掘白酒的文化价值,倡导理性饮酒,以科学依据推动白酒产业的可持续发展。

为研究保健食品剂型的现状、发展趋势与管理优化路径,该文系统梳理现行法规对保健食品剂型的要求,统计并分析目前已获注册和备案产品的剂型情况,总结和对照国内外的监管实践与我国消费需求,剖析目前保健食品剂型存在的问题。文章指出了我国已注册备案产品的剂型高度集中在药品剂型,占比接近90%,存在不能完全满足市场需求、与食品属性及标准错位、影响消费者精准认知和合理使用等问题,与国际上类似产品剂型差异较大。开发食品形态的保健食品,存在可拓展的制度与技术空间,有助于弥合保健功能与消费体验之间的断层,适配多元化健康需求。同时,文章也提出了相关质量控制和监督管理建议。

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。

L-茶氨酸是一种源于茶树中特有的非蛋白氨基酸,广泛应用于食品、医药及功能饮品等领域。微生物发酵法凭借其原料易得、过程绿色环保、系统可调控等优势,已成为L-茶氨酸工业化生产的研究热点。该文系统梳理了近年来国内外学术界在L-茶氨酸制备领域的最新进展,结合代谢调控、乙胺的高效供应、ATP能量再生及发酵过程精准控制,重点聚焦L-茶氨酸的微生物发酵法合成和纯化技术革新路径,将进一步推动L-茶氨酸高效、安全、可持续的工业化生产。研究展望了新技术的研究方向,创新性提出“发酵-分离动态耦合”模型,以期为形成具有自主知识产权的L-茶氨酸绿色可持续生产模式提供科学依据。

5-羟基戊酸(5-hydroxyvaleric acid,5-HV)是一种重要的五碳化合物,在医药、香料、材料等领域具有广泛应用。目前生物法合成5-HV的研究较少,其大多是作为中间体被发现,且存在产量低、成本高等问题。该研究对实验室一株产5-HV的大肠杆菌进行改造,通过去除质粒中的乳糖操纵子的部分元件,构建了无需诱导即能合成5-HV的菌株,从而避免了使用昂贵的、有毒性的诱导剂IPTG。随后,通过过表达限速酶(醛还原酶)的转录激活子yqhC,提高了5-HV的产量。为了减少发酵过程中的碱用量,将Hfq-DsrA抗酸元件引入底盘细胞,提高了菌株的酸耐受能力。最终,在10 L发酵罐水平上,维持发酵液的pH为酸性环境,构建的代谢工程菌株的5-HV滴度达到47.5 g/L,糖酸的质量转化率为42%,碱液使用量减少了45%。该研究方法和结果对于生物法5-HV的规模化生产具有积极的指导意义。

格氏乳杆菌(Lactobacillus gasseri)TF08-1是分离自健康人体粪便样本的一株益生菌,具有降脂、降糖、缓解体重增长等多种益生功能。为进一步开发利用,该文研究了该菌的抑菌能力和对环境胁迫的抗逆性,并对其安全性进行评价。结果显示,格氏乳杆菌TF08-1上清液对4种致病菌具有抑菌活性。上清液中高浓度L-乳酸导致的pH下降是抑菌机制之一。进一步研究表明,该菌对消化道具有较好的耐受性,并具有较强的自聚集率和黏附能力。该菌无溶血活性,不产生生物胺,未检出抗生素抗性,遗传稳定性较强,同时对小鼠无致病性。因此,格氏乳杆菌TF08-1具有较好的益生特性、抗逆性和安全性,可以进一步开发利用。

植物基饮料泛指以植物为主要原材料制成的饮料,随着消费者对饮食日益增长的健康需求,植物基饮料因为其环保健康的特点而备受关注。乳酸菌发酵技术在提升植物基饮料风味及营养价值上具有巨大潜力。乳酸菌发酵植物基饮料的风味物质及营养物质主要来源于乳酸菌对碳水化合物、蛋白质、脂肪等的代谢转化,赋予饮料丰富的香气口感及营养价值,各种转化关键酶(如乳酸脱氢酶、蛋白酶和脂肪酶等)在其中起重要作用。植物基发酵饮料在风味控制等方面面临挑战,多组学技术等先进手段的应用为深入解析其代谢机制和优化发酵工艺条件提供了有力支持,结合新型发酵技术将进一步提升产品风味和营养价值,推动植物基饮料行业的创新发展。该文综述了乳酸菌发酵植物基饮料的风味物质及营养物质的研究进展,以期为该类饮料的开发与应用提供理论参考。

2′-岩藻糖基乳糖(2′-fucosyllactose,2′-FL)是人初乳中含量最高的母乳寡糖组分,在维持肠道生态平衡、抵抗病原菌的黏附、调节免疫系统及促进神经系统发育等方面发挥重要作用。该研究选用大肠杆菌MG1655作为出发菌株,首先在基因组中整合来源于幽门螺旋杆菌NCTC11639的α1,2-岩藻糖基转移酶(α1,2-fucosyltransferase,FutC),实现了以甘油为碳源从头合成2′-FL。进一步的,通过敲除分支途径基因lacZ和wcaJ、过表达内源乳糖渗透酶(lactose permease,LacY)和鸟苷二磷酸-L-岩藻糖合成途径酶等组合代谢工程改造,强化了2′-FL生产过程中糖基供体与受体的合成供应,有效提高了2′-FL的生产强度。最终,替换重组菌株基因组中FutC为高活性突变体FutC^V93I,2′-FL产量在摇瓶和5 L发酵罐水平上分别提高至6.57、31.13 g/L,为后续2′-FL的规模化工业生产提供了重要的数据支持。

充足的睡眠时间和优质的睡眠质量,对于保持作业人员的身心健康、认知能力以及工作表现至关重要。睡眠质量不高是作业人员在飞行过程中常见的问题之一,但目前切实有效的改善措施仍稍显不足。营养干预作为改善睡眠状况的一种极具潜力和应用前景的新兴研究方向,逐渐受到广泛关注。因此,该文重点探讨当前具有改善睡眠功能的食品原料现状、配伍原则、研制技术以及产品剂型,为今后研发改善睡眠航天功能的食品提供理论参考和研发思路。

乌龙茶是一种具有独特花果香气味的半发酵茶,其香气品质高度依赖于加工工艺的精细调控。该文总结了乌龙茶中主要香气化合物的类别和特征,以及各品种乌龙茶的主要香气成分。归纳了萎凋、做青、杀青、揉捻和干燥等加工步骤对乌龙茶香气成分的影响,阐明关键香气物质的生物合成途径与胁迫响应机制,为优化工艺、定向调控香气品质提供理论依据。当前乌龙茶加工还面临很多挑战:不同品种乌龙茶对工艺胁迫的响应阈值差异大;工艺参数的精细化、标准化控制难度高;香气成分间协同/拮抗作用的解析、跨工艺协同形成新香型的探索尚浅。未来研究应聚焦于利用组学技术深入解析胁迫响应网络,并通过对各环节的精细调控,实现香气物质的定向合成,为开发个性化风味乌龙茶奠定基础。

溶菌酶又称细胞壁水解酶或肽聚糖水解酶,是一种天然抗菌酶,具有广谱抑菌活性,已被广泛应用于食品防腐领域,谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)作为食品安全菌株生产溶菌酶具有很大的应用潜力。该研究旨在实现重组溶菌酶在C.glutamicum CGMCC1.15647中的分泌表达。首先,分析了不同来源溶菌酶在C.glutamicum中的表达情况,并选择表达效果最佳的溶菌酶作为目标蛋白,利用载体pGX19进行分泌表达,接着在表达元件上进行了信号肽筛、启动子和核糖体结合位点(ribosome binding site,RBS)组合优化,又从转运水平上提高重组溶菌酶的分泌。结果表明Tat途径的CgR0949信号肽明显提高重组溶菌酶表达量;经过启动子和RBS组合优化,其表达量提高了2.3倍;过表达不同来源的Tat转运系统,重组溶菌酶表达量提高了1.5倍,经多水平优化后,重组溶菌酶的摇瓶发酵水平较初始菌株提高8.3倍,达到0.2 g/L。最后,对表达的重组蛋白进行了纯化,并对其酶学性质进行了初步研究,最适pH值为7.5,最适反应温度为35 ℃。该研究首次在C.glutamicum中实现重组溶菌酶的分泌表达,并通过信号肽筛选、转录翻译元件优化及转运系统强化,为溶菌酶生产提供了新策略。

为探究不同品种食用玫瑰鲜花的营养品质,分别利用气质联用仪、液相色谱、气相色谱、紫外分光光度法对6个品种玫瑰(兰州大马士革白玫瑰、兰州苦水玫瑰、兰州平阴玫瑰、大庄滇红玫瑰、弥勒墨红玫瑰、大庄墨红玫瑰)鲜花的脂肪酸、氨基酸、有机酸及可溶性糖、β-胡萝卜素等进行了研究,同时进行主成分分析和聚类分析以对比不同品种的差异和优势。研究结果表明,6个品种玫瑰鲜花共含有29种脂肪酸,8种为共有脂肪酸;氨基酸总量为374.49~1 512.19 mg/100 g,兰州大马士革白玫瑰含量最高;有机酸及可溶性糖构成相似,可溶性糖均以葡萄糖和果糖为主,有机酸则以奎尼酸为主。弥勒墨红玫瑰的β-胡萝卜素、总黄酮和总多酚均处于较高水平,分别为15.21 μg/g、28.15 mg/g和458.70 mg/kg。分析结果表明,弥勒墨红和大庄墨红、兰州大马士革与大庄滇红玫瑰营养构成相似。研究结果揭示了不同品种玫瑰的营养价值,为后续玫瑰功能性食品开发与资源利用提供了理论依据。