挖掘功能基因,提升菌株环境胁迫耐受性,对高效利用纤维素水解液产乙醇至关重要。产甘油假丝酵母(Candida glycerinogenes)是具有多重抗逆性的工业菌株,经基因组文库筛选,获得能够提高酵母乙酸耐受性的rRNA甲基转移酶基因CgBmt5。在酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中表达CgBmt5提高了乙酸耐受性,重组菌在胁迫下乙醇产量为60.5 g/L,提高17.7%。在C.glycerinogenes中过表达CgBmt5后,乙酸胁迫下乙醇产量提高17.6%,2种过表达的单位菌体产量、底物转化率、生产强度均有提高。进一步将C.glycerinogenes过表达菌应用于纤维素水解液发酵,乙醇产量提高71.7%,转化率提高65.0%,生产强度提高155.7%。乙酸胁迫下,过表达菌中脂质过氧化水平降低,且过氧化氢酶(catalase,CAT)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性增加;转录分析发现,Pfk1和Arg3基因上调,Gpd1和Cox3下调,表明CgBmt5可能通过降低脂质过氧化水平、提高SOD和CAT活性及影响糖代谢和精氨酸合成促进菌株的乙酸耐受和胁迫下的发酵能力。该研究为酵母的胁迫耐受机制和纤维素乙醇技术发展提供了新的生物材料。

调料对丰都麻辣鸡品质有重要影响,为评价丰都麻辣鸡调料的风味特征,该文采用HPLC、电子鼻、GC-MS技术以及感官评价等方法分析研究了不同厂家丰都麻辣鸡调料麻度、辣度和挥发性香气成分。结果表明,不同厂家丰都麻辣鸡调料的山椒素和辣椒素类物质含量分别为0.023~4.053 mg/g和0.123~0.471 g/kg,麻度、辣度差异显著;电子鼻结合主成分分析可用于对不同厂家丰都麻辣鸡调料的快速区分;在丰都麻辣鸡调料中共检测出81种挥发性成分,其组成和比例的不同使得各厂家丰都麻辣鸡产品风味各异;香气活度值(odor activity value, OAV)分析筛选出了13种主要香气成分,主要为月桂烯、芳樟醇、(Z)-2-癸烯醛、D-柠檬烯、乙酸芳樟酯等成分;经感官评价,S4、S8、S9的感官评分最高,其麻辣味较为协调、适口。总的来说,不同厂家丰都麻辣鸡调料的麻辣程度和香气有差异,结合麻度、辣度分析和感官评价结果,1.512~4.053 mg/g、0.184~0.200 g/kg可能是较为适宜的麻度、辣度范围,其整体风味以脂肪香、花果香和辛香为主。

目前对于特香型大曲不同层次间微生物群落结构和数量变化特征,及其与风味物质的关联性尚不清晰。该研究运用绝对定量和相对定量扩增子测序技术,揭示特香型大曲不同层次结构的微生物组成及变化规律,并对主要细菌和真菌的来源进行了溯源分析。同时运用顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用技术(headspace solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS),比较分析大曲不同层次的风味化合物含量。结果表明,曲心的细菌总生物量显著低于曲皮和中层,为曲皮的55%,中层的53%。魏斯氏菌属(Weissella)、乳杆菌属(Lactobacillus)和肠杆菌属(Enterobacter)为曲皮的主要细菌类型,高温放线菌属(Thermoactinomyces)为曲心的特征优势细菌,而糖多孢菌属(Saccharopolyspora)在中层和曲心含量远高于曲皮。伊萨酵母属(Issatchenkia)和丝孢毕赤酵母属(Hyphopichia)为曲皮的主要酵母,曲霉属(Aspergillus)为曲心的优势霉菌。曲心的醇类、醛酮类、吡嗪类和醚酚类的总含量均高于曲皮和中层,而曲皮的酯类的总含量高于曲心。该项研究结果为优化特香型大曲制曲工艺,进而运用生态发酵技术提升大曲品质提供了重要参考。

为探究2株植物乳杆菌对高强度运动后小鼠肌肉损伤及肌肉能量代谢能力下降的缓解效果及其与肠道内环境变化的关系,通过6周的负重游泳构建了高强度运动小鼠模型,同时以植物乳杆菌进行干预;在无负重游泳30 min后,检测了植物乳杆菌干预(6周,2×10⁸ CFU/d)后小鼠的相关生化指标及肠道菌群的变化情况。结果表明,高强度运动造模导致小鼠肌肉中的肌乳酸含量显著上升,血清中乳酸脱氢酶及肌酸激酶活性显著上升;其中,植物乳杆菌73L1干预后显著逆转这一变化,提示该植物乳杆菌可缓解腓肠肌高强度运动下的乳酸堆积和肌肉损伤;此外,该植物乳杆菌的干预显著提高了小鼠肠道中Oscillibacter的相对丰度,降低Candidatus Saccharimonas和Ruminococcaceae UCG-005的相对丰度;相关性分析表明,Candidatus Saccharimonas的相对丰度与乳酸脱氢酶活性呈显著正相关(P<0.001)。综上所述,植物乳杆菌73L1具有良好的缓解高强度运动造成的小鼠肌肉损伤的能力,而此能力与其对肠道菌群的特定调节存在显著相关性。这些结果提示,降低肠道Candidatus Saccharimonas的相对丰度可能是植物乳杆菌73L1缓解高强度运动所导致的小鼠肌肉损伤的潜在作用机制。

为系统考察罗望子多糖对冰晶生长的抑制效应,采用“蔗糖三明治”冰重结晶试验、Lifshitz-Slyozov-Wagner(LSW)理论模型、动态冰晶修饰试验和差示扫描量热法研究该多糖溶液的冰重结晶动力学、冰晶生长习性和量热行为。结果表明,罗望子多糖在溶液中呈浓度依赖性构象转变,该多糖具有显著的冰重结晶抑制活性,其中添加0.25%(质量分数)的多糖可以使冰晶生长速率降低近10倍。罗望子多糖具有较弱的冰晶形貌修饰活性,暗示其与冰晶表面可能具有较弱的相互作用。此外,罗望子多糖具有一定的冰点抑制活性而对融点没有显著影响。值得注意的是,当多糖浓度超过一定值时,冰重结晶抑制活性和冰点抑制活性略有降低,推测罗望子多糖基于“界面效应”抑制冰晶生长。研究结果表明罗望子多糖具有作为新型天然冷冻食品抑冰剂的潜力,也为理解天然多糖的防冻机理提供了新的思路。

采用水提、醇提、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum,LP)发酵、干酪乳杆菌(Lactobacillus casei,LC)发酵和混菌(LP+LC,1∶1)发酵提取油茶粕中的茶皂素,对比分析提取液中的主要成分差异,并对水提、醇提、混菌发酵茶皂素提取物的表面活性指标和抗氧化性能进行测定。结果表明,混菌发酵液中茶皂素含量为(21.86±0.39) mg/mL,显著高于水提液、醇提液和单菌发酵液(P<0.05),各提取液中多糖、多酚、黄酮、蛋白质含量具有较大差异。相比于水提和醇提茶皂素,混菌发酵提取茶皂素样品具有更高的纯度(75.2%)和提取率(14.12%),其水溶液具有更低的表面张力(39.2 mN/m)、更优异的起泡性(128%)和稳泡性能(96.9%)。混菌发酵茶皂素对DPPH自由基、ABTS阳离子自由基的清除能力优于水提茶皂素,低于醇提茶皂素。对于羟自由基清除能力和还原力而言,发酵茶皂素优于另外两者,在4 mg/mL质量浓度下与抗坏血酸的测试结果相当。该研究为微生物发酵法应用于茶皂素的工业化提取提供了理论依据。

采用薄膜固相微萃取与气质联用技术对市场占有率较高的4种牛油火锅底料品牌的B端和C端产品的挥发性风味物质进行了比较分析,并构建主成分评分模型对其风味进行了差异性评价。结果表明,B端产品共检测有154种风味物质,C端产品则有158种,而8个样品检测出25种相同的风味物质,相同品牌的风味物质中,C端产品的烃类物质占比明显较低。利用主成分分析对火锅底料中的风味物质组成进行分析,结果表明,7个主成分因子累积方差贡献率达到100%,能有效表征火锅底料的风味物质信息。最后构建主成分分析模型,计算综合评价指数,对其风味进行评价排序,Pearson相关性分析发现主成分综合得分与感官评价结果相关性为极显著(P＜0.01),相关系数为0.908,说明所构建的模型能够有效地对火锅底料进行风味评价。

小白链霉菌(Streptomyces albulus)是ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine,ε-PL)的工业生产菌,其在发酵生产过程中遭受低pH胁迫,易造成ε-PL合成能力下降。因此,该文采用一种逐级增加选择压力的低pH适应性进化策略,经过连续93 d的适应性进化,实现S.albulus GS114耐受pH值由4.0降低到3.6。经过大量筛选,获得了低pH适应性进化菌株S.albulus ALE4.0、S.albulus ALE3.8和S.albulus ALE3.6;结合低pH耐受性和摇瓶发酵实验,确定最优适应性进化菌株为S.albulus ALE3.6。进一步考察不同pH值对S.albulus ALE3.6合成ε-PL的影响发现,S.albulus ALE3.6在不同pH值条件下,较出发菌株S.albulus GS114均表现出发酵优势。最后,采用恒定pH 4.0补料分批发酵方式,在5 L发酵罐水平实现S.albulus ALE3.6的ε-PL产量达到43.7 g/L,较出发菌株提高了63%。研究结果一方面表明通过适应性进化方法可以显著提高S.albulus的低pH耐受能力,另一方面也说明通过增强S.albulus低pH耐受性是提高其合成ε-PL能力的有效途径。

为探究预制菜产品复热后的品质差异,以预制烤鱼为原料,采用3种复热方式(微波复热、蒸汽复热、烘烤复热)进行热加工,通过分析剪切力、色差、硫代巴比妥酸反应产物(thiobarbituric acid reaction substances,TBARS)值、水分含量及分布,以及挥发性风味物质并结合感官评价,研究不同复热方式对预制烤鱼品质的影响。结果表明,相比于蒸汽复热和烘烤复热,微波复热后烤鱼剪切力最小,嫩度最高;烘烤复热后鱼的剪切力约为微波复热3.16倍;微波复热后水分含量最高,约为烘烤复热后水分含量的1.04倍;TBARS值最高,约为蒸汽复热的1.52倍;挥发性风味物质种类多,且醛类化合物含量最高;微波复热的感官评价得分最高;在复热时长方面,微波加热时间最短。综合各项指标,微波复热是预制烤鱼较为合适的复热方式。该研究为预制菜的复热加工提供理论支持。

葡萄酒加工过程中产生大量废弃物,其生物能源及生物活性物质丰富。近年来,我国葡萄酒加工废弃物处理能力提升迅速,但生物资源再利用率低,未能形成综合利用和规模化生产体系。该文从葡萄酒加工废弃物的来源、废弃物的物质组成、废弃物的产业化应用及废弃物的分级利用这4个方面进行全方面的综述,旨在将葡萄酒厂的废弃物变废为宝,使废弃物能被充分、高效地分级利用,以提高其附加值,为葡萄酒加工废弃物的资源化利用提供参考方向,促进产业的低碳可持续发展。

柑橘果皮含有丰富的生物活性物质,具有重要的营养、保健和医学价值。该文系统总结了近年来在柑橘果皮的重要生物活性成分和加工应用方面的研究进展。柑橘果皮中富含的生物活性物质主要有黄酮类、生物碱类、香精油、柠檬苦素类、果胶、膳食纤维和类胡萝卜素等,具有抗氧化活性、抗菌消炎活性、抗糖尿病活性、抗肥胖活性、抗心脑血管疾病活性和抗癌活性等,不同品种的柑橘果皮已被应用于生产药物、食品或食品添加剂、食品包装、动物饲料、有机肥和生物燃料等,从柑橘果皮活性成分深入挖掘和综合利用方面进行了展望,以期为柑橘果皮在食品、医药等领域的合理开发和综合应用提供参考。

为探究超声波(ultrasound,US)联合水杨酸(salicylic acid,SA)处理对冬枣采后黑斑病的防控效果及其机理,该文使用US单独或联合SA处理冬枣果实,测定发病率、自然腐烂率,筛选出最佳的处理条件,并从其对病原菌的直接作用、诱导枣果实抗病性等方面对其防治机制进一步研究。结果表明,US单独或联合SA处理均能有效控制冬枣采后黑斑病,并显著降低自然腐烂率,且联合处理的防治效果显著优于单独处理(P<0.05)。对其作用机制进一步探究,US联合SA处理能显著抑制Alternaria alternata的菌丝生长(P<0.05)。US处理不仅能降低A.alternata在冬枣伤口处的附着量,还能使冬枣果皮表面形成微裂纹,从而利于SA与果实接触,促进SA向果实渗透。此外,US与SA联合处理可以显著提高果实过氧化物酶、多酚氧化酶、苯丙氨酸解氨酶、4-香豆酸辅酶A连接酶活性(P<0.05),促进冬枣中的总酚、黄酮、游离酚、结合酚的积累(P<0.05),诱导枣果实抗病性,提高枣果实对病害的防御能力,从而降低果实腐烂率。综上所述,US联合SA作为一种绿色安全的处理方式对于控制冬枣采后黑斑病具有良好的研究潜力和开发前景。

富含生物活性成分的功能性食品和膳食补充剂可以预防和缓解许多慢性疾病。然而大部分生物活性成分稳定性差,在生产加工和储存过程中易受光、热和氧气作用分解失活,容易与食品中的其他成分反应,在进入人体胃肠道后易降解,呈现出较低的生物利用度。制备微胶囊被认为是提高生物活性物质稳定性和生物利用度的良好策略。微胶囊的制备方法有很多,其中纳米喷雾干燥法因其制备的纳米微胶囊颗粒粒径小、稳定性好、更容易渗透到靶细胞等特点受到广泛关注。因此,该文介绍了纳米喷雾干燥的基本原理和纳米喷雾干燥与传统喷雾干燥的区别以及制备的各类生物活性成分纳米微胶囊的应用效果,最后总结了纳米微胶囊的优点并提出了纳米喷雾干燥的局限与研究方向。

小白链霉菌(Streptomyces albulus)是天然抗菌肽ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine, ε-PL)的主要生产菌株。为了提高小白链霉菌生产ε-PL效率,该文构建并优化了全细胞转化L-赖氨酸合成ε-PL体系:葡萄糖质量浓度80 g/L,菌龄12 h,反应温度30 ℃,L-赖氨酸质量浓度15 g/L,柠檬酸浓度15 g/L,初始反应pH 4.0,硫酸铵质量浓度6 g/L,湿菌体量为1 900 g/L。基于该转化体系,实现小白链霉菌在96 h合成ε-PL产量和底物转化率达到13.80 g/L和38.9%,分别是常规摇瓶发酵的4.1、3.2倍。最后,在小白链霉菌中异源表达来自大肠杆菌的L-赖氨酸特异性通透蛋白基因lysp,获得的重组菌S.albulus OE-lysp实现L-赖氨酸利用能力和底物转化率较出发菌株分别提升26%和33%,ε-PL产量增加至17.21 g/L,约为常规摇瓶发酵ε-PL产量的6.4倍,这是文献报道的最高摇瓶规模ε-PL产量。该研究结果一方面说明了通过全细胞转化L-赖氨酸生产ε-PL的可行性,另一方面为S.albulus转化大宗氨基酸L-赖氨酸生产高值ε-PL奠定了坚实的技术基础,具有重要的理论意义和经济价值。

为开发可直接用于饮料体系的抗氧化剂,该研究探究了不同水溶性和脂溶性抗氧化剂的DPPH自由基清除率,对椰子油乳液氧化稳定性的影响,复配抗氧化剂稳定性和在饮料中的应用。结果表明,抗氧化剂的DPPH清除率和油脂氧化稳定性没有呈现正相关。水溶性抗氧化剂中效果较好的是竹叶黄酮和甘草提取物,脂溶性抗氧化剂中效果较好的是二丁基羟基对甲酚、特丁基对苯二酚和维生素E。以贮藏期间粒径变化为指标,探究了复配抗氧化剂的稳定性。结果表明,维生素E和甘草提取物、维生素E和竹叶黄酮复配抗氧化剂在55 ℃贮藏8周期间粒径D[4,3]和粒径分布没有变化。以咖啡饮料为模型,研究了复配抗氧化剂对风味稳定性的影响。结果表明,与单一抗氧化剂相比,复配抗氧化剂的加入更明显地减少了咖啡中油脂的氧化产物堆积。感官评价结果表明,复配抗氧化剂的加入抑制了油脂氧化异味的产生,香气更加协调,总体接受度最高。

聚磷酸激酶(polyphosphate kinase,PPK)是一类磷酸基团转移酶,能催化磷酸基团在ATP与多聚磷酸之间的转移反应,可用于生物催化过程中的ATP再生,基于PPK的ATP再生系统已成为生物催化领域的研究热点之一。该研究旨在利用序列驱动的宏基因组技术,从土壤宏基因组中挖掘新型的PPK基因。根据文献报道的PPK氨基酸序列保守区域,设计简并引物,以土壤宏基因组DNA为模板进行PCR扩增,筛选到一条来源于Serratia marcescens的PPK编码基因,该基因包含一个2 064 bp的开放阅读框,编码一个由687个氨基酸组成的蛋白(SmPPK)。多重序列比对发现SmPPK与Escherichia coli来源的PPK具有较高的序列一致性(87.9%)。系统发育树分析表明,SmPPK与Serratia nevei、Gibbsiella quercinecans等来源的PPK在同一分支上,同属于PPK1家族。同源建模结果显示,SmPPK由4个结构域组成典型的L型空间结构,其活性中心主要由His433、Asp468、His590和Glu621组成。将SmPPK基因与pET 28a连接后转化至E.coli BL21(DE3)中,经IPTG诱导,SDS-PAGE电泳显示在80 kDa处存在明显的蛋白表达条带,与理论分子质量一致。酶活性检测显示,SmPPK可以在多聚磷酸钠的存在下,实现ATP的合成,其最高产率为46.5%。利用SmPPK构建ATP再生系统与灵菌红素缩合酶PigC耦合,成功实现灵菌红素类似物的合成。该研究的开展为ATP依赖的生物催化过程提供了构建ATP再生系统的新酶源。

为了比较牡蛎酶解提取物(enzymolysis extract of oyster, EPO)、牡蛎肽(oyster peptide, OP)和牡蛎水提取物(oyster water extract, WPO)的抗衰老作用,首先进行了基本成分的测定,继而以秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)为动物模型,研究3种牡蛎提取物对线虫的寿命、生殖、脂褐素积累、运动能力、急性氧化应激损伤及体内氧化还原水平等指标的影响。结果表明,EPO、OP和WPO的基本成分有一定的差异,但主要成分均为蛋白质,其中OP的总蛋白质含量最高,为(66.59±0.57) g/100 g干基;与空白组相比,低中高浓度(50、200、800 μg/mL)的EPO、OP和WPO均能延长线虫寿命,但低浓度作用不显著,仅OP能呈浓度依赖性地显著增加线虫的产卵量(P＜0.05),最高可增加80.2%;3种提取物均能显著降低线虫体内脂褐素的积累(P＜0.05),并呈剂量依赖性,最高可达98.15%;高浓度的3种提取物均能显著改善衰老线虫的运动能力(P＜0.05),还能显著提高百草枯损伤线虫的存活率及线虫体内谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物歧化酶活力,降低丙二醛含量(89.2%～98.2%)(P＜0.05),其作用大小顺序为OP>EPO >WPO。因此,3种不同牡蛎提取物均表现出抗衰老作用,但作用强度有差异,OP的表现最好,研究结果可为进一步开发牡蛎抗衰老食品提供参考。

结冷胶(gellan gum, GG)基膜具有优良的特性以及可生物降解的优势,在食品包装中用于替代石油基塑料展现出巨大的潜力。该文针对GG膜在食品包装应用中机械性能、耐水性以及功能方面存在的缺陷,对其改进措施以及功能强化策略进行了综述,包括聚合物共混的特性改进,植源性活性剂、抗菌肽以及颗粒物质掺入的功能强化,最后进行了总结与展望,以期为GG膜的研究提供有价值的参考,进一步推动其在食品包装方面的发展。

该研究利用醋酸和胃蛋白酶结合从乌鳢鱼皮中提取胶原蛋白。采用单因素试验和正交试验考察了醋酸浓度、料液比、酶用量、提取时间等条件对胶原蛋白提取率的影响。结果表明,当醋酸的浓度为0.5 mol/L, 胃蛋白酶的添加量为鱼皮质量的1%,提取时间48 h,料液比1∶70,胶原蛋白提取率达到51.2%。通过氨基酸组成分析、圆二色谱、聚丙烯酰胺凝胶电泳等方法对胶原蛋白的结构进行测试,发现该法提取的胶原蛋白具有典型Ⅰ型胶原蛋白特征,其三螺旋结构保持完整,分子质量约为340 kDa。成品中蛋白质含量> 95%, 羟脯氨酸的含量> 5%,灰分<1%(均为质量分数),可用于医用材料、化妆品、功能食品等领域。

短链脂肪酸酯是白酒重要风味物质,挖掘适用于白酒酿造体系的酯化酶对提升白酒品质具有重要的应用价值。该文在大肠杆菌BL21(DE3)中成功表达了7个霉菌角质酶,研究了其在单一酸和混酸条件下水相中催化合成风味酯的能力。研究结果表明角质酶AFLACUT-2在水相条件下具有较好的短链脂肪酸酯合成能力,其在30 ℃、pH 4的条件下酶活力最高。进一步酶学特性分析显示,当反应温度升到40 ℃时,该酶催化合成己酸乙酯的活力不变,而合成丁酸乙酯活力显著下降。角质酶AFLACUT-2催化合成己酸乙酯的最佳反应时间为18 h,比催化合成丁酸乙酯缩短了25%。此外,酸醇比例的提高有助于短链脂肪酸酯的合成,但过高的酸浓度会抑制酶活力,AFLACUT-2对已酸的耐受性优于丁酸。这些结果不仅拓宽了对白酒风味酯合成机制的认识,也为利用酯化生香技术定向调控基酒风味提供了新的策略。