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。

肉桂地链霉菌(Streptomyces cinnamonensis)发酵产生的聚醚类抗生素莫能菌素(Monensin)因其环保且高效的特性而被广泛应用在医药、农业等领域,但莫能菌素实际生产中普遍的低氧条件严格限制了肉桂地链霉菌发酵莫能菌素水平。该文在前期整合表达莫能菌素生物合成基因簇中途径特异性正向调控基因(monH、monRⅡ)基础上,尝试通过异源整合表达透明颤菌血红蛋白基因vgb,以期通过改善菌株摄取溶氧能力来提高莫能菌素产量。结果显示,在40 mmol/L Ca²⁺、供受体菌比例100∶1和培养18 h覆盖抗生素条件下,接合转移效率提高3倍;成功将基因vgb与莫能菌素生物合成途径特异性调控基因monH/monRⅡ进行串联整合,得到工程菌2110-monH-vgb和2110-monH-monRⅡ-vgb,其摇瓶生物量在高限氧条件下稍有提高(6%),但发酵效价分别较异源表达前提高18.0%和21.3%;后者在5 L罐水平生物量较异源表达前略有提高,发酵效价高达11.5 kU/mL,较出发菌提高47.3%。通过优化遗传操作系统并用于肉桂地链霉菌发酵产莫能菌素基因工程改造,成功获得有效提高莫能菌素发酵效价的vgb异源串联整合表达菌,为其后续的工业应用奠定基础。

玉米发酵酱粉是以玉米和食用盐为主要原料,经专用菌种发酵等工艺制成的一种具有增鲜、增香作用的发酵产品,其在食品中可提供鲜味和咸味。多种挥发性及非挥发性化合物共同决定了其风味特性,因此该文采用固相微萃取(solid phase micro-extraction, SPME)与GC-MS联用以及HPLC技术对市场上的一种玉米发酵酱粉中挥发性化合物和非挥发性化合物(游离氨基酸和5′-核苷酸)进行定量分析,并对玉米发酵酱粉在酱油中的增鲜应用特性进行研究。结果表明玉米发酵酱粉具有丰富的风味特性。共检测到34种挥发性化合物,其中12种挥发性化合物的气味活性值(odor activity value, OAV)≥1。非挥发性化合物中部分氨基酸和5′-核苷酸对酱粉中的鲜味具有贡献,例如丙氨酸(Ala)等氨基酸可为酱粉提供甜味,精氨酸(Arg)等氨基酸提供苦味。结合正交试验和感官评价发现,添加白砂糖(12%)、玉米发酵酱粉(5%)及酵母抽提物(1%)后调配得到酱油的感官评价最佳,可为增加酱油原油鲜味和甜味,同时抑制其苦涩味。该研究可为玉米发酵酱粉的风味研究及在其他调味品的深层次应用提供理论支撑。

为研究桑黄游离酚提取物体外降尿酸活性,以野生瓦宁木层孔菌、栽培粗毛纤孔菌、栽培瓦宁木层孔菌和野生粗毛纤孔菌4个不同来源的桑黄为研究对象,分析不同来源桑黄游离酚提取物对黄嘌呤氧化酶的抑制活性,及其在高尿酸细胞模型中的降尿酸作用。筛选出降尿酸活性强的桑黄游离酚提取物,并通过超高效液相色谱-串联质谱(ultra performance liquid chromatography/tandem mass spectrometry,UPLC-MS/MS)对其降尿酸活性物质进行分析。研究结果表明,栽培粗毛纤孔菌、栽培瓦宁木层孔菌和野生粗毛纤孔菌的游离酚提取物对黄嘌呤氧化酶具有显著的抑制作用(P＜0.05),IC₅₀值分别为(94.63±2.73) μg/mL、(99.69±2.50) μg/mL和(106.32±5.06) μg/mL;栽培粗毛纤孔菌和野生瓦宁木层孔菌的游离酚提取物可显著抑制高尿酸细胞模型中尿酸生成(P＜0.05)。进一步通过UPLC-MS/MS分析活性较强的栽培粗毛纤孔菌游离酚中主要成分发现,其黄酮类物质中金丝桃苷、表儿茶素、茶黄素、地奥司明及木犀草苷等,可能是其降尿酸的主要活性物质。该研究可为桑黄降尿酸产品的研究与开发提供部分理论参考。

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。

‘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。

该研究以23株乳酸菌为研究对象,以产双乙酰能力及乙偶姻还原酶、α-乙酰乳酸脱羧酶、双乙酰还原酶活力等指标评价菌株产双乙酰能力;同时结合自溶度、产酸水平等指标筛选适用于奶酪体系的附属发酵剂菌株;并用加速成熟模型验证相关菌株对切达奶酪品质的影响。结果表明,不同附属发酵剂菌株显著影响切达奶酪的风味,但是对切达奶酪成熟期间的基本成分变化、蛋白水解情况和质构变化无显著影响。添加具有高产双乙酰能力菌株CCFM 601的切达奶酪组在成熟过程中生成的双乙酰含量较高、奶香味较强,且随成熟时间延长,双乙酰下降速度较慢。因此在切达奶酪加工中添加高产双乙酰能力的附属发酵剂菌株,可在切达奶酪成熟过程中可赋予其更多奶香味。

肉类、豆类、水产类和蔬菜类等原料经过自然的或人工接种的微生物发酵后,转变为滋味诱人但迥异于新鲜食材的发酵食品,从古至今一直广受世界各地消费者的喜爱。食品原料在发酵过程中形成的有机酸、氨基酸、多肽和糖类等是重要的呈味物质,决定了发酵食品的滋味与风味。该文在广泛查阅文献的基础上,综述了发酵食品中酸、甜、苦、咸、鲜、厚等6种滋味特性及其形成机制的相关研究进展,并对传统发酵食品的未来研究方向进行展望,以期为优质发酵食品的风味品质调控提供参考。

探究不同成熟度葡萄所酿葡萄酒的感官特征和差异香气物质,选取20、23、25、27.5 °Brix 4个成熟度的葡萄进行小规模发酵,利用GC-MS和Flash Profile (FP)法对不同成熟度的葡萄酒进行分析。结果表明,随着成熟度的上升,酒体中酒精含量增加,总酸含量降低,醇类的含量总体呈上升的趋势,而酸类表现出先上升后下降的趋势。T27.5酒样中2-甲基丁醇、丁酸乙酯的含量最高 (620.62、5.45 mg/L),酒体呈现出最浓郁的果香和脂肪香气;T25酒样中异丁酸乙酯的含量最高(2.77 mg/L),酒体呈现在出最浓郁的花香和甜味,T23和T20没有凸显的香气特征。感官评价分析得到T27.5酒样中青草香突出,T25红色浆果香表现突出,T23和T20则在酸味和色泽上有明显的感官特点。综上,在4个成熟度酒款中,T20和T23酒样的外观和口感等感官质量最佳,T25和T27.5酒样的活性香气成分最多,该研究为科学控制葡萄成熟度、生产多元化的葡萄酒提供理论依据。

该实验通过研究添加不同粒径和不同比例的纤维素对鱼丸、鱼肠和鱼糕的白度、持水力、凝胶强度、全质构分析、水分分布和感官品质的影响来确定最佳添加粒径及比例。研究发现,纤维素的添加能有效提高3种常见鱼糜制品的白度、持水力、凝胶强度和质构特性,降低自由水的含量。鱼丸、鱼肠和鱼糕的持水力、凝胶强度、硬度、咀嚼性和不易流动水的比例会随着纤维素粒径的增大而增大,随着添加比例的增大而呈现先增大后减小的趋势。研究发现,纤维素粒径为200 μm,添加比例为2%(质量分数)时,加工的鱼糜制品会更受消费者青睐。综合考虑,在添加纤维素粒径为200 μm,添加比例在2%(质量分数)时,能最大程度地提高3种常见鱼糜制品的品质,分别能将鱼丸、鱼肠和鱼糕的持水力提高14.5%、22.1%和8.9%;凝胶强度提高121.9%、108.7%和65.5%;硬度提高97.5%、107.0%和158.8%;不易流动水比例提高0.8%、1.7%和1.7%。

重组胶原蛋白是一种具有广泛应用潜力的生物材料,近年来引起了生物医学、组织工程等众多领域的关注。胶原蛋白的3股螺旋结构赋予其独特的生物学功能和生物相容性,但也增加了其在微生物系统中表达的复杂性。该研究以细菌胶原蛋白V-B作为模式蛋白,通过对表达元件的优化,促进重组胶原蛋白在谷氨酸棒杆菌中的表达。首先通过启动子筛选和发酵时长优化,获得介导V-B表达的最优启动子tac-R0。接着利用RBS calculator设计核糖体结合位点(ribosomal binding site, RBS)和间隔序列(aligned spacing, AS)的突变文库,得到与tac-R0启动子搭配组合的最优RBS和AS,使V-B的产量提高至514 mg/L。此外,通过多基因表达盒的串联组合策略,将多个目的基因串联,最终V-B的产量较初始水平提高了8.4倍,达697 mg/L,该研究为重组胶原蛋白的工业化生产提供了基础。

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。

为研究肉豆蔻精油/羟丙基-β-环糊精(nutmeg essential oil/hydroxypropyl-β-cyclodextrin,NEO/HP-β-CD)包合物对冷鲜猪肉的保鲜效果,采用不同浓度的包合物结合浸泡法、涂抹法和无纺布法处理冷鲜猪肉,每隔2 d测定菌落总数、pH、挥发性盐基氮、硫代巴比妥酸值、质构、汁液流失率、色泽与感官指标。结果表明, NEO/HP-β-CD包合物添加量1%的无纺布法可有效降低贮藏过程中冷鲜猪肉的菌落总数、pH值、挥发性盐基氮含量,延缓猪肉质构特性与色泽劣变,提高感官品质;与对照组(6 d)相比,可延长贮藏期4 d。因此,NEO/HP-β-CD包合物添加量1%的无纺布法对冷鲜猪肉具有较好的保鲜效果。

餐食与美酒的相得益彰一直是人民群众对美好生活的追求之一。学术界对餐酒搭配的研究兴趣正在快速增长,但目前仍缺乏科学的实证证据。该研究首次采用被试内实验设计,运用相关分析、方差分析等方法,探讨消费者的味觉体验与白酒香型相互搭配的喜好度。结果表明,4种典型的中国白酒(清雅、豉香、浓香、酱香)均会显著地削弱甜味、酸味。此外,浓香型白酒削弱苦味,而酱香型白酒削弱鲜味。消费者对不同香型白酒和味觉搭配的喜好度存在显著差异,而喜好度与味觉强度变化、购买意愿和推荐度显著相关。4种香型白酒与酸味搭配的喜好度最高,但不同香型白酒适宜搭配的其他几种味觉存在差异性。除了酸味,豉香型和清雅型与甜、咸味的搭配满意度较高,而浓香型和酱香型则更适配甜、鲜味。该研究以味觉溶液诱发基础味觉体验,并探讨其与不同香型白酒的搭配喜好度,为餐酒搭配更进一步的研究奠定了基础。

帕金森病(Parkinson′s disease, PD)的重要发病机制之一是氧化应激,而壳寡糖具有较好的抗氧化活性且在PD等神经性疾病中具有良好的保护效果。将小鼠分为空白组、模型组、低剂量组(35 mg/kg)、中剂量组(70 mg/kg)和高剂量组(140 mg/kg),利用1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine, MPTP)对小鼠腹腔注射诱导PD模型,并通过行为学、病理指标和氧化应激相关指标对各组小鼠进行评估,探究了壳三糖对于PD小鼠保护效果的量效关系及保护机制。结果显示,低中高3个剂量组壳三糖均能缓解PD小鼠的行为学障碍和纹状体中酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase, TH)表达量的减少,且中剂量组效果最佳。壳三糖干预显著降低了PD小鼠纹状体中丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量,提高了还原型谷胱甘肽(glutathione, GSH)含量、总抗氧化能力(total antioxidant capacity, T-AOC)以及过氧化氢酶(catalase, CAT)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)的表达,上调了核因子E2相关因子(NF-E2-related factor 2, Nrf2)/血红素氧化酶(heme oxygenase, HO-1)信号通路。结果表明,中剂量壳三糖对MPTP诱导的PD有更明显的缓解作用,其作用机制可能是通过提高抗氧化酶表达和上调Nrf2/HO-1信号通路,降低PD小鼠氧化应激从而缓解PD。

采用乳酸菌对燕麦进行生物加工,是改善燕麦风味、提升功能价值的新方法。但目前缺乏燕麦适配性发酵菌株,且未明确发酵燕麦的品质特征。该文评价了20株乳酸菌的性能,优选2株性能优良的植物乳杆菌,采用纯菌发酵及与牛乳发酵菌株嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌组合的混菌发酵模式,对燕麦浆进行发酵,对比不同菌种组合发酵对燕麦浆理化指标和风味品质的影响。结果表明,植物乳杆菌普遍表现出较高的生长量、产酸性能及淀粉酶活性,且植物乳杆菌的淀粉酶活性均在7.69 U/mL以上。发酵燕麦浆活菌数均增加至10⁹ CFU/mL以上;发酵显著降低了燕麦浆中的还原糖,积累了有机酸,促进了多酚和黄酮的释放,提高了燕麦浆的抗氧化性;发酵增加了燕麦浆的持水力,产生了大量挥发性物质。植物乳杆菌有利于提高植物化学素含量和抗氧化性;添加嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的组中呈奶油香气的3-羟基-2-丁酮含量更高;植物乳杆菌F-嗜热链球菌L1-保加利亚乳杆菌L4组的感官品质、抗氧化性及风味品质最佳,是适宜发酵燕麦浆的菌种组合,具有更大的研究开发价值。

发酵过程中的酸胁迫限制了工业微生物的发展,精细调控生物膜形成是提升大肠杆菌耐酸性的有效策略。研究基于EL222蓝光诱导蛋白开发了具有8.6倍调控效率的双质粒调控系统,用于调节生物膜形成关键因子CsgD和二鸟苷酸环化酶M(diguanylate cyclase,DgcM)的表达。结果表明,在pH 5.0和15 mW/cm²蓝光照射条件下,CsgD和DgcM过表达菌株耐酸性分别提高了22.3%和16.4%,生物膜含量分别增加了2.7倍和3.4倍。生物膜组成分析显示,酸性环境下多糖和蛋白质的增加以及可溶性微生物代谢产物的减少促进了细菌聚集,有助于形成更稳定的生物膜结构。实时荧光定量逆转录PCR结果证实生物膜形成相关基因转录水平显著提升。本研究构建的蓝光调控系统通过调控生物膜形成关键基因成功提高了大肠杆菌的耐酸性,这将为微生物的有机酸发酵提供参考和借鉴。

溃疡性结肠炎(ulcerative colitis, UC)是一种常见的慢性炎症性肠病,其发病率在全球范围内呈上升趋势。该研究探究了苹果发酵物的体外抗氧化活性及其对葡聚糖硫酸钠(dextran sulfate sodium, DSS)诱导的UC小鼠的体内干预作用。结果表明,相较于苹果果浆,苹果发酵物的超氧化物歧化酶活性提高了36.59%,0.1 g/mL苹果发酵物的DPPH和ABTS阳离子自由基清除能力分别是苹果果浆的1.19和1.31倍。动物实验中,苹果发酵物有效维持了UC小鼠的活动能力及食欲,缓解了其体重减轻、腹泻和便血等病理学特征,并减轻了结肠组织的病理损伤。此外,苹果发酵物能够调节UC小鼠的肠道菌群,提高了其物种多样性,降低了致病菌Streptococcus的相对丰度,增加了Lactobacillus、Veillonella和Bacteroides等有益菌的相对丰度,且干预后小鼠粪便中的乙酸、丙酸和总短链脂肪酸含量相较于UC小鼠分别增加了60%、104%和65%。综上所述,苹果发酵物具有较高的体外抗氧化活性,并通过改善肠道菌群多样性、调节菌群结构和短链脂肪酸含量缓解了DSS诱导的肠道炎症,证明了其防治UC的潜力。

为探讨牡蛎肽对二肽基肽酶Ⅳ(dipeptidyl peptidase Ⅳ,DPP-Ⅳ)的抑制活性及其协同花色苷的增效作用,通过酶解法制备牡蛎肽,对其结构进行表征,采用体外DPP-Ⅳ活性抑制模型与Compusyn协同计算模型分析牡蛎DPP-Ⅳ抑制肽协同花色苷抑制DPP-Ⅳ活性的增效作用。结果表明:牡蛎肽的分子质量主要集中在3 kDa以下(55.44%),其氨基酸组成中支链氨基酸(branched chain amino acids,BCAAs)和脯氨酸(Pro)占疏水性氨基酸总量的60.84%;肽谱分析显示牡蛎肽中主要的17条肽段N端富含BCAAs和Pro,具有显著的DPP-Ⅳ抑制肽结构特征。筛选合成的5条肽(FPVGR、APPNIT、IAPPERK、LDFYLDIP、LAIL)中FPVGR的DPP-Ⅳ抑制活性最强(P<0.05);6种常见的花色苷:芍药色素/矢车菊素/锦葵色素/飞燕草素/天竺葵色素/矮牵牛色素-3-O-葡萄糖苷(Pn3G, C3G, Mv3G, D3G, Pg3G, Pt3G)中Pn3G、C3G和Mv3G的DPP-Ⅳ抑制活性最强(P<0.05);协同作用研究显示FPVGR与Pn3G/C3G/Mv3G均具有协同抑制DPP-Ⅳ的作用(当抑制率为50%时,CI值分别为0.89、0.93、0.89)。该研究为进一步开展DPP-Ⅳ抑制肽和花色苷的活性增效研究提供了科学依据。

为探究低血糖生成指数(glycemic index,GI)枸杞杂粮代餐粉的最佳配方及降血糖作用,该研究以黄豆、绿豆、黑豆、燕麦、苦荞和藜麦6种杂粮作为主要原料,再辅以药食同源的宁夏枸杞制备一种低GI枸杞杂粮代餐粉。以感官评分为指标,采用单因素试验、Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验及Box-Behnken试验,优化低GI枸杞杂粮代餐粉配方,并通过建立Ⅱ型糖尿病小鼠模型,评价低GI枸杞杂粮代餐粉的降血糖效果。结果表明,枸杞杂粮代餐粉最佳配方为:黄豆粉添加量15.1%,绿豆粉添加量15.1%,黑豆粉添加量14%,燕麦粉添加量15.6%,苦荞粉添加量12.1%,藜麦粉添加量12.1%,枸杞粉添加量16%(均为质量分数)。低GI枸杞杂粮代餐粉可下调小鼠餐后血糖值并能够改善小鼠基本生长状况,但使小鼠的空腹血糖值缓慢上升且整体趋于平稳状态(P>0.05)。