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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

为筛选产气速度快、耐冻性能好的酵母菌株,改善冷冻引起的生坯面团感官劣变。该研究从老面团中分离5株酵母菌株,以生长曲线、发酵力及冷冻后的存活性等指标,评判酵母菌耐冻性能。通过质构特性、挥发性风味成分及感官测定对比分析了所分离酵母、市售酵母菌剂在冷冻面团中的应用效果。结果表明,5株菌株中Y2具有良好耐冻特性及产气性,添加了Y2的发酵面团咀嚼性和硬度更佳,能够维持产品质构性。分子生物学鉴定结果Y2是一株酿酒酵母菌,比较了相同条件下Y2与3种市售酵母菌剂制备面团冷冻后的感官和风味物质差异。质构与感官结果表明,耐冻酵母Y2对于面团冷冻后的劣变具有改善作用,咀嚼性、组织结构上明显优于市售普通酵母菌。挥发性风味成分差异上,Y2组检测出54种风味成分,其中醇类物质14种,醛类13种,酯类14种,酸类7种,酮类1种,烷烃类5种。对各组面团中共有的21种香气物质相对含量进行偏最小二乘法分析(partial least squares discriminant analysis,PLS-DA),以模型的变量权重系数(VIP值≥1)筛选出11种主要风味贡献物质。Y2与S3组关键风味成分具有一定相似性,且关键风味成分更加丰富,以相对含量绘制热图,Y2中关键风味物质含量显著高于其他几组,对冷冻面团的应用效果和风味促进作用优于普通酵母菌剂。

植物源可食性膜作为一种绿色环保的生物可降解材料,不仅可以实现防腐保鲜功能,还具有安全无毒、隔绝保护、作为活性物质载体以及食用原料等诸多优点。鉴于目前植物源可食性膜已成为当前食品包装及保鲜领域的研究热点,该文介绍了目前多糖类、蛋白质类以及复合类3种植物源可食性膜的概况,阐明了作用机理与方式,总结了在食品加工领域中的应用,最后展望了可食性膜未来发展方向,旨在为植物源可食性包装材料在食品保鲜领域的进一步研究提供参考借鉴。

该研究以市售牛乳铁、提取牛乳铁、人乳铁和驼乳铁为研究对象,通过测定其SDS-PAGE、多肽分子质量、水解度、游离氨基酸等一系列指标表征了不同乳源乳铁蛋白在婴儿体外消化模型下的消化性差异。4种乳铁蛋白的铁饱和度分别为16.02%、13.39%、7.49%、20.19%。结果表明,乳铁蛋白在胃内消化缓慢,进入肠阶段后被快速消化。其中提取牛乳铁蛋白比市售牛乳铁蛋白更易消化,骆驼乳铁蛋白在肠道内消化暂缓于其他物种乳铁,但其释放的游离氨基酸较多;而人乳铁蛋白在胃和肠都展现了较高的消化抗性,并且在肠初期消化有着明显缓于其他乳铁的趋势。该研究为婴儿营养产品配方优化、乳铁蛋白添加的提取和应用提供了可参考性。

随着国家“十四五规划中”关于构建特色食品工业体系的提出,传统的食品加工技术也向着构建多元化的创新型技术转变。食品3D打印技术因具备个性化定制、加工精度高、营养均衡和绿色生产的优势,为构建特色创新型食品加工方式提供新思路。该文通过调研分析,介绍了当前食品3D打印的最新进展,系统讨论了食品3D打印技术在加工精度、营养均衡、按需生产、绿色生产方面的应用以及优势,指出了当前食品3D打印技术所面临的挑战,如设备的改进优化,食材的拓展以及经济效益等方面。最后该文展望了食品3D打印技术的未来发展趋势和方向,旨在为构建多元化的创新型食品加工技术提供参考。

体外酶法合成的糖原状聚合物在生物、医疗、化工等领域具有广泛的应用,其较小的分子尺寸(10⁶ Da及之下)使其具有良好的应用效果。该研究通过蔗糖磷酸化酶-α葡聚糖磷酸化酶-分支酶-4-α糖基转移酶的四酶协同法合成出分子质量为10⁶ Da的糖原状聚合物,通过控制酶活比例制备了一系列具有不同分子结构的糖原状聚合物,并分别通过高效凝胶尺寸排阻色谱,高效阴离子交换色谱和核磁共振氢谱等手段对糖原状聚合物的分子尺寸和精细结构进行表征。结果表明,糖原状聚合物的分子质量成功从2.20×10⁷ Da降至4.94×10⁶ Da并最终稳定在10⁶ Da;平均链长在8.11~9.99,分支度保持在7.4%~10.7%,保留了高度分支化的结构,粒径R_z在19.3~28.0 nm,抗酶解率在39.78%~43.19%;为糖原状聚合物的体外酶法合成提供了新思路,也增加了在生物医疗等领域的应用潜力。