茂原链霉菌(Streptomyces mobaraenesis)来源的谷氨酰胺转氨酶(transglutaminase,TGase)是一种重要的食品酶,广泛应用于蛋白基食品改性。为强化高温条件下的应用效果,拟通过构建蛋白分子内二硫键提高TGase的热稳定性。首先,基于野生型TGase晶体结构(PDB:1iu4)构建已报道TGase耐热突变体MS(S2P-S23V-Y24 N-S199A-K294L)的模拟结构。其次,通过Disulfide by design 2.0进行二硫键预测,根据二硫键成键自由能选择12种二硫键突变体在大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3)中表达。最后,对纯化后突变体的酶学性质进行表征和稳定化机制解析。结果显示,经60 ℃处理20 min,D118C-K121C、P244C-E249C和P22C-Q328C残余酶活力较MS分别提升了77.39%、71.58%和91.06%。与MS相比,MS-P22C-Q328C的t1/2 (60 ℃)和t_m分别提升了2.06倍和1.06 ℃,但比酶活力下降13.2%。模拟结构分析表明,新增的二硫键可能降低了MS-P22C-Q328C中2个高柔性 loop的刚性,从而使其热稳定性增强。该研究结果将为高热稳定性TGase的开发提供基础数据。

温度对乳酸菌储存和应用有重要影响,为挖掘乳酸菌温控启动子以及探索冷激反应的分子机制,对植物乳杆菌CGMCC8198经4和37 ℃处理后的转录组测序数据进行了分析,并对其中的差异基因β-羟脂酰-ACP脱水酶编码的fabZ基因表达情况进行验证,进一步应用MEGA 7.0软件分析其进化亲缘关系。再通过BPROM、BDGP、IPSW以及WebLogo 3.0对基因上游区域进行预测,最后克隆启动子,构建绿色荧光蛋白启动子报告分析质粒,并转化大肠杆菌进行低温诱导分析。结果发现fabZ基因低温刺激后上调,生物信息学结果也显示此基因与低温应答有关系;在基因上游500 bp区域有强启动子,且启动子中的-10区(TGTAAC)和-35区(TTACCG)6个核苷酸的位置与经典的-10区、-35区相似;大肠杆菌低温诱导实验表明在14 ℃刺激20、40、60 min后,含fabZ启动子菌株的荧光相对强度分别是37 ℃时的1.30、2.38和1.42倍。该研究发现植物乳杆菌的fabZ基因具有低温上调特性,为探究乳酸菌冷激应答与fabZ基因功能机理,以及构建乳酸菌低温诱导表达载体奠定一定的基础。

采用常压室温等离子体技术(atmospheric room temperature plasma,ARTP)对炭黑曲霉FCYN212菌株进行诱变,选育单宁酶高产菌株,并对单宁酶产量提高的菌株进行发酵罐发酵参数优化。结果表明:通过ARTP诱变后结合溴酚蓝平板变色圈法初筛,摇瓶发酵复筛,成功筛选到1株单宁酶活力较高的突变株NCUF M8,且与原始菌株酶活力(0.135 U/mL)相比,NCUF M8酶活力为0.212 U/mL,显著提高了57%(P<0.05);遗传稳定性结果表明,经8次连续传代并摇瓶发酵,NCUF M8平均酶活力达0.208 U/mL,具有良好的遗传稳定性。发酵罐发酵参数优化结果表明:最佳发酵参数为,发酵时间4 d,接种量2%,单宁酸质量浓度60 g/L,溶氧体积分数45%,诱导物添加时间36 h,该条件下NCUF M8酶活力为1.377 U/mL,相比未优化酶活力(0.212 U/mL)显著提高了549%(P<0.05)。研究实验结果为单宁酶的高产菌株选育提供了新的依据,并可助力节约单宁酶的工业化生产成本。

为提高梅奇酵母(Metschnikowia sp.)转化L-苯丙氨酸(L-phenylalanine,L-Phe)合成2-苯乙醇(2-phenylethanol,2PE)的效率,从4株梅奇酵母中筛选出2PE高产菌株(CICC 1467),考察L-Phe添加量、碳源、初始pH、发酵温度和接种量对2PE合成的影响,并探究该菌株在非灭菌条件下的发酵能力。结果表明,当L-Phe添加量4 g/L、葡萄糖添加量50 g/L、初始pH 3.0,发酵温度25 ℃,接种量5%(体积分数),直接用自来水配制培养基(不除菌)发酵44 h,所得2PE产量和摩尔得率分别为2.24 g/L和0.76,是目前报道的梅奇酵母在单水相条件下转化L-Phe合成2PE的最高得率。研究证明,梅奇酵母具备高效合成2PE的能力,研究结果对于微生物合成2PE具有重要的参考价值。

以海藻酸钠为唯一碳源,从中国南北潮间带的单齿螺肠道中筛选得到1株高产褐藻胶裂解酶菌株ML17,经菌株形态特征分析和16S rRNA初步鉴定为Vibrio sp.ML17(菌种保藏编号:CGMCC No.20377)。通过我妻氏血琼脂平板分析,该菌株没有溶血性,表明其安全性较好。通过单因素试验确定该菌株在海藻酸钠(5 g/L)、胰蛋白胨(5 g/L)、NaCl(30 g/L)、pH 7~8、30 ℃的条件生长最快,同时相比于其他已报道的产褐藻胶裂解酶菌株,Vibrio sp.ML17在最适生长条件下10 h即可达到生长平台期,14 h达到最高产酶量,生长速度快、周期短的特点有利于其后续工业应用。此外,酶学性质分析结果证明,其所产褐藻胶裂解酶酶活力为26.31 U/mL;该粗酶的最适温度为40 ℃,在40和45 ℃具有一定的热稳定性;最适pH值为7.5;在5 mmol/L Na⁺和Ca²⁺的条件下,对酶活力有明显促进作用,Fe²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺则有明显抑制作用。进一步的应用实验发现,Vibrio sp.ML17能够有效降解褐藻,在对海带和马尾藻处理72 h后,其降解率可分别达到44.0%和38.9%。鉴于Vibrio sp.ML17生长速度快且产酶性能好的特点,该菌株可望在褐藻寡糖的制备和水产养殖中的褐藻防治去除等领域发挥潜力。

发展优质低度白酒已成为我国白酒产业发展的趋势,而对白酒降度过程中香气及风味物质释放的变化规律进行解析,则是对低度白酒的风味品质进行调控的基础。以清香型白酒为研究对象,采用定量描述分析表征了清香型白酒降度过程中香气属性强度的变化规律。研究结果显示,酒体的酒精度从53%降至20%的过程中,其中的果香、酸味、醇香显著降低,而糠味、霉味、粮香显著增加,清香和甜香变化不显著。采用静态顶空气相结合离子迁移谱分析风味物质挥发性的变化规律,检测出的27种化合物中有12种发生显著变化,且不同化合物具有不同的变化趋势。进一步比较降度过程中酒精度和风味化合物含量两个主要变化因素的影响规律,发现降度过程中酒精度变化对香气化合物释放和香气属性感知的影响均大于风味化合物含量的变化。清香型白酒的降度容易造成不良气味——霉味和糠味显著升高。因此,在降度过程中对酒精度的设计可能是调控低度清香型白酒品质的重要因素。

高级醇是白酒中的风味物质,然而其含量过高会使酒体辛辣并引起饮酒后的不适反应。该研究拟通过在白酒发酵体系中强化丁醇合成能力较弱的菌株,达到减控白酒发酵过程丁醇合成的目的。从浓香型白酒的窖泥中分离得到8种梭菌,其中拜氏梭菌6Y-1合成正丁醇能力最强,是其他梭菌的1 013~8 956倍;酪丁酸梭菌ZY-4合成丁醇能力最弱,且其与拜氏梭菌6Y-1共培养时,可显著减少后者生成正丁醇。在模拟白酒窖内发酵体系中,添加酪丁酸梭菌ZY-4,可使酒醅中正丁醇的合成量最高减少30.05%,己酸乙酯和辛酸乙酯的生成量显著增加,且对主要挥发性风味物质含量无显著的影响。研究结果表明,酪丁酸梭菌ZY-4通过分支代谢途径合成乙酸和丁酸等代谢产物,减少了拜氏梭菌6Y-1合成正丁醇。研究结果对混菌发酵体系中正丁醇合成的减控策略具有重要的理论意义和参考价值。

应用多相检测技术研究了优质陈曲(简称S曲)和分离株(简称C曲)强化浓香型大曲代谢组分、微生物群落的异同。结果表明,强化方式显著影响大曲的理化性质、微生物群落多样性及挥发性组分。分离菌使大曲的细菌和真菌丰度及真菌多样性增高,细菌多样性和理化性质参数降低。吡嗪和醇类含量分别提高了5 074.49%和440.50%。陈曲则提高了细菌的丰富度和多样性,降低真菌的丰富度和多样性。酯、醇、酸和吡嗪等主要挥发性组分含量显著增加。陈曲强化大曲酯化力提高34.41%,并检出了石竹烯(209.06±15.07)μg/kg和杜香醇(183.88±15.07)μg/kg等独特成分。研究结果为大曲微生物群落及代谢组分的调控奠定了基础。

乙醛是啤酒中含量最高的羰基异味化合物,其含量直接影响啤酒的风味和稳定性,而酵母代谢是乙醛的主要来源。为选育发酵性能优良的低产乙醛酿酒酵母,以Lager型工业啤酒酵母为对象,通过多轮常压室温等离子体(atmospheric room temperature plasma,ARTP)诱变育种技术构建突变库,利用乙醇-双硫仑抗性平板、高浓度乙醛筛选平板及其驯养液完成菌株的筛选及驯化,建立诱变-筛选-驯化的多轮初筛体系。复筛以乙醇脱氢酶Ⅰ、Ⅱ和乙醛脱氢酶等关键酶活性变化为指标,经实验室摇瓶水平发酵,最终获得主要酒体风味、发酵性能和生物学特性均与出发菌株无显著差异的低产乙醛工业酿酒酵母。研究结果表明:突变菌株Lager-16发酵的啤酒中乙醛含量由42.03 mg/L降至16.51 mg/L,降幅达61.63%;同时除乙醛外的主体风味物质,酒精度、原麦汁浓度和发酵速度等发酵性能指标,生长性能及絮凝性等生物学特性指标均与出发菌株无显著差异。Lager-16具有应用于啤酒工业生产的潜能。

全大麦啤酒酿造规避了传统制麦过程中水热消耗高的问题,符合绿色生产需求。但未经制麦处理的大麦中淀粉分子排列规则、不易酶解,必须采取适当的预处理以改善这一缺陷。采用加酶挤压对大麦粉进行热改性,同时与2种传统热处理方式(蒸汽蒸煮和高压蒸煮)进行了对比。结果表明,加酶挤压破坏了淀粉的颗粒结构,淀粉表面出现大量酶解孔洞,水溶性显著增强,糊化度高达98.52%;差示扫描量热仪检测无焓变,近70%的大分子淀粉降解为低聚糖和糊精,糊化峰值黏度仅为原大麦粉的1/24;糊化、降解效果优于蒸汽蒸煮和高压蒸煮;麦汁的碳氮源物质满足酵母生长需求,成品啤酒的酒精度达到4.90%。加酶挤压工艺为全大麦啤酒酿造提供了一种新思路,有利于推进其在啤酒市场的普及。

利用牙周炎致病菌混合生物膜模型和牙周炎细胞模型筛选具有缓解牙周炎作用的乳杆菌。通过抑制生物膜形成量、降低炎性因子白细胞介素-1β、白细胞介素-8、肿瘤坏死因子-α能力、调节紧密连接蛋白Claudin-1、Occludin基因表达水平对乳杆菌进行评估。筛选得到2株具有抑制混菌生物膜形成、缓解口腔炎症、调控紧密连接蛋白表达的植物乳杆菌CCFM1137和发酵乳杆菌CCFM1139。而后通过测定溶菌酶耐受能力、自成膜能力、自聚和共聚能力对2株乳杆菌进行口腔益生特性评价。结果表明,植物乳杆菌CCFM1137和发酵乳杆菌CCFM1139有作为治疗牙周炎的口腔益生菌的应用潜力。

以不同来源分离得到的4株乳杆菌为实验对象,通过体外试验,对其疏水作用、静电作用、聚集能力、耐溶菌酶能力、自身形成生物膜的能力和消除口腔致病菌变异链球菌(Streptococcus mutans)产生口腔生物膜的能力进行评价,发现4株乳杆菌都具有较高的自聚集能力(37.67%~60.89%)和S.mutans共聚的作用,其中Lacticaseibacillus rhamnosus B6、Limosilactobacillus fermentum B44、Lacticaseibacillus casei LC2W和Lactiplantiacillus plantarum ST-III共聚集能力分别可达到63.47%、46.42%、60.5%和61.51%;并且4株乳杆菌都具有一定的静电作用(≥15.86%)和疏水作用(≥77.24%),有利于在口腔内的黏附;都能耐受1 mg/mL的溶菌酶,具有较强的存活能力;相比于致病菌S.mutans,自身生物膜形成能力都较弱,不会促进口腔生物膜的形成;并且在与S.mutans共培养过程中,可以有效抑制S.mutans生物膜的形成,抑制率达到31.04%~54.28%。综合而言,4株乳杆菌都具备一定的预防龋病的潜力。

为评价发酵火麻仁蛋白粉的抗氧化能力,利用偶氮二异丁基二盐酸盐(azodiisobutyl dicarbonate,AAPH)诱导HepG2细胞建立氧化应激模型,通过测定细胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)自由基、丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量以及超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)的活力,评价发酵火麻仁蛋白粉的抗氧化活性;并且对HepG2细胞抗氧化相关基因的表达进行研究。结果表明,发酵火麻仁蛋白粉显著增加SOD、GSH-Px活力(P<0.05),降低胞内ROS含量与MDA含量,发酵火麻仁粉抗氧化酶基因NQO1、Nrf2和HO-1 mRNA表达水平增加,表明发酵火麻仁蛋白粉能够激活Nrf2通路,减轻AAPH诱导的HepG2氧化应激损伤作用。

以蒲公英根粗多糖(dandelion root polysaccharide,DP)经乙醇分级沉淀层析洗脱后制得DP1、DP2、DP3这3种组分为材料,利用细胞和动物实验,探究蒲公英根多糖的降血糖活性,确定活性多糖组分,并初步分析了其单糖组成及降糖途径。其中DP2 显示出最好的降血糖效果。3种多糖均能提高糖尿病小鼠的葡萄糖耐受力,且DP2的改善效果最佳。多糖干预组中甘油三酯、总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇含量与模型组相比显著降低,高密度脂蛋白胆固醇含量明显升高,说明3种组分均可以改善血脂异常。此外,3种蒲公英根多糖对肝脏具有一定的保护作用。对于2型糖尿病模型小鼠,DP1的肝糖原含量最多,对于人肝癌细胞胰岛素抵抗模型,DP2葡萄糖消耗量最多,DP3对小鼠胰岛素瘤β细胞胰岛损伤模型的保护作用最佳。最后可推测3种蒲公英根多糖的分子结构的差异,使其通过调控不同的降糖途径而具有不同的降血糖效果。

为探索全谷物青稞体外调节血糖功效的机理,分析了青稞β-葡聚糖含量及其影响因素。分别采用扫描电镜、激光共聚焦显微镜、激光粒度仪、黏度糊化仪分析青稞的微观结构、粒径、糊化特性,并以青稞淀粉为对照,分析青稞β-葡聚糖、纤维素、蛋白质对青稞全粉体外消化的影响。结果表明:去除青稞全粉中的β-葡聚糖和纤维素增加了淀粉的消化率,相较于正常消化的全粉,不经胃消化保留蛋白质明显抑制了其淀粉的消化;而添加纯β-葡聚糖和蛋白质不但不会抑制纯青稞淀粉的消化,反而能起到轻微的促进作用,糊化特性的测定结果中也显示了相似的影响规律。相比于青稞全粉的β-葡聚糖含量(5.60±0.06)%,去除青稞蛋白质以及去除淀粉和蛋白质分别使青稞β-葡聚糖含量增加3.9%和8.8%;且去除β-葡聚糖和蛋白质后降低了青稞全粉的粒径;显微镜观察表明,青稞β-葡聚糖位于青稞的细胞壁,淀粉颗粒分布于细胞内。这些结果说明,青稞β-葡聚糖对淀粉消化的抑制作用得益于青稞的完整结构,而其本身并不会对淀粉酶活性造成影响。因此,在青稞及其产品的加工中应尽可能保留其完整结构以减少其生理功效的损失。

采用干热接枝法制备牛血清白蛋白(bovine serum albumin,BSA)与不同分子质量(1 k、5 k、70 k和100 kDa)葡聚糖的共聚物(BSA-dextran conjugate,BDC),探讨葡聚糖分子质量对BSA的结构及其乳浊液流变性质的影响。BDC的SDS-PAGE电泳图谱、红外光谱分析及接枝度结果证明了干热接枝反应的发生,且葡聚糖的分子质量影响接枝度的大小。共聚物的三级结构中,BDC 5变得更加松散,结构的变化引起分子间的疏水作用降低,表面疏水性达到(6.876±0.69),且乳化性达到(49.06±0.85)m²/g;而BDC 100的乳化稳定性最高为(57.357±1.02),葡聚糖的接枝还能改善BSA的起泡性和泡沫稳定性;乳浊液的流变特性表明,随着葡聚糖的分子质量增加,BDC的黏度会增大,其中BDC 100的黏度最大。研究结果可为改善BSA的功能性和深入了解BSA的改性机制提供理论依据。

以大豆分离蛋白(soy protein isolate,SPI)和魔芋葡甘聚糖(konjac glucomannan,KGM)为试验原料制备一种复合脂肪模拟物。在单因素试验的基础上,通过响应面试验优化了脂肪模拟物的最佳制备工艺:总固形物含量8%、KGM添加量0.8%(质量分数)、加热温度87 ℃。在此条件下,制备得到较优的SPI/KGM复合脂肪模拟物,其膨胀率为53%,黏度为233.3 Pa·s。粒径分布结果发现微粒化处理20 min后,50%的粒径在8.75 μm左右;扫描电镜分析显示,微粒化处理后的复合脂肪模拟物外观细腻光滑,可以模拟脂肪的特性。SPI和KGM制备得到的复合脂肪模拟物产品外观类似脂肪,其在流变性和膨胀率等方面均表现出较理想的功能特性,可为复合脂肪模拟物的深度研究应用提供数据支撑。

首先对聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚乙烯复合膜(polyethylene terephthalate/polyethylene composite film,PET/PE)及聚对苯二甲酸乙二醇酯/铝/聚乙烯复合膜(PET/AL/PE)的乙酸乙酯超声提取液进行筛查,确定高响应峰初级芳香胺(primary aromatic amines,PAAs)、4,4′-二氨基二苯硫醚、爽滑剂芥酸酰胺(erucamide,EAD)和抗氧剂2246作为目标检测物。结合筛查结果建立同时测定25种PAAs、EAD及抗氧剂2246的高效液相色谱-串联质谱方法:配制质量体积分数4%乙酸溶液、10%和95%的乙醇溶液作为食品模拟液,按照标准要求分别进行40 ℃/10 d以及70 ℃/2 h的迁移试验。浸泡液经过滤后直接进样,分别以H-ESI+和H-ESI-模式进行定量分析。3种食品模拟物中的25种PAAs及2种塑料添加剂标准品在其对应浓度范围线性良好,相关系数均大于0.997 3,各个物质在3个浓度水平的加标回收率范围为76.9%~108.2%,相对标准偏差为4%~12.5%;在40 ℃/10 d条件下2种复合膜中PAAs的迁移量为3~298 μg/L,在70 ℃/2 h下为3~118 μg/L;EAD在2种迁移条件下的迁移量为30~880 μg/L,抗氧剂2246迁移量为9~210 μg/L。迁移结果表明:40 ℃/10 d条件下迁移出的PAAs种类及迁移量均高出70 ℃/2 h条件下的迁移量;在较低使用温度(40 ℃)下,复合膜镀铝可以有效地减少芳香胺及添加物的迁出;pH值会对PAAs的迁移产生影响:PAAs更易于在中性和油性模拟物中迁出,在酸性模拟物中的迁移明显减弱。安全评估的结果为抗氧剂2246的迁移量低于国标和欧盟的限量,EAD的迁移量低于TTC法估算的安全阈值,而检出的芳香胺浓度均不能满足欧盟标准的要求,存在安全风险。

以脱皮藜麦为原料,通过碱提和超滤浓缩组合的方式制备藜麦蛋白,并对最终产品的成分与氨基酸组成进行分析。结果表明,脱皮藜麦在35 ℃下,以1∶10(g∶mL)的料液比于1 g/L的NaOH溶液中提取3 h,然后使用PES50型超滤膜,以0.2 MPa工作压强,25 ℃条件下,循环浓缩2倍,最终藜麦蛋白的得率比碱提酸沉法提高了23.99%,达到了81.24%,纯度为60.12%。膜制备藜麦蛋白主要是由球蛋白和白蛋白构成,超滤法制得的浓缩蛋白基本保留了藜麦蛋白优秀的氨基酸组成模式。研究证明碱提和超滤分离组合是制备藜麦蛋白的有效方式。

发掘制备牦牛乳酪蛋白二肽基肽酶-IV(dipeptidyl peptidase-IV,DPP-IV)抑制肽的蛋白酶,并对其酶解工艺进行优化。首先对牦牛乳酪蛋白进行模拟酶切筛选蛋白酶,然后开展单酶和多酶组合水解效果研究。结果表明,制备DPP-IV抑制肽的最佳酶组合为碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶,最佳酶解工艺为超声温度64 ℃、超声功率460 W、超声时间82 min,碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶依次酶解0.5 h,加酶量3 000 U/g,酪蛋白水解物DPP-IV抑制率为(67.05±0.79)%,水解度为(30.57±0.72)%。结果表明,将组合酶水解联合超声预处理方法应用于酶解牦牛乳酪蛋白,可获得高活性DPP-IV抑制肽。

以Monacolin K为主要成分的功能性红曲日益受到健康产业的青睐。为了拓宽功能红曲的生产原料来源,降低生产成本,利用不同食品副产物进行红曲菌9901固态发酵产Monacolin K的研究,进一步以合适的食品副产物柚子囊为发酵基质,进行了初始含水量、接种量、外加碳源种类、乳糖添加量、发酵时间等单因素实验,在此基础上用Design-Expert方法进行响应面分析。适合红色红曲菌9901利用柚子囊固态发酵产Monacolin K的条件为:初始含水量46.4%,接种量8.5%,乳糖添加量3.4%(质量分数),在30 ℃培养2 d后,变温到25 ℃培养至22 d,Monacolin K产量可达6 984.9 mg/kg。该研究通过红曲菌固态发酵的方式,充分利用柚子加工副产物生产高值化产品,具有重要的研究意义及实际应用潜力。

比较高温短时(high temperature short time,HTST)、1.4和0.8 μm孔径微滤(MF-1.4、MF-0.8)、紫外(UV-C)处理对脱脂羊乳中微生物和活性蛋白的影响。总菌落经MF-1.4、MF-0.8和UV-C处理均达到与HTST相同的去除率;MF-1.4和MF-0.8处理能有效地截留芽孢和体细胞,HTST和UV-C处理对芽孢和体细胞无显著性效果。经MF-1.4处理后,羊乳活性成分的保留显著高于HTST处理,活性乳铁蛋白、免疫球蛋白A、免疫球蛋白G、黄嘌呤氧化酶、乳过氧化物酶、免疫球蛋白M保留率分别为90%、88%、87%、72%、97%和94%。天然乳清蛋白经HTST处理降低至84%,经MF-1.4、MF-0.8、UV-C处理则完全保留。羰基经HTST和UV-C处理增加18%、19%,巯基经HTST处理降低7%,两者经MF-1.4和MF-0.8处理后保持不变。MF-1.4处理膜通量较高,初始降低41%之后保持稳定,MF-0.8处理后膜通量逐渐降低85%。酪蛋白经MF-1.4处理完全透过,经MF-0.8处理透过74%。综上,MF-1.4处理对羊乳中微生物去除和活性蛋白保留具有较好的效果。

研究了高温湿热处理对大豆分离蛋白结构及功能特性的影响。在中性条件下,将质量分数为1%的大豆分离蛋白(soy protein isolate,SPI)溶液在70、90、120、150、170、200 ℃下分别处理30 min,测定其处理前后结构、溶解度、表面疏水性、乳化性及乳化稳定性的变化。红外光谱的拟合计算得出,随着处理温度升高,SPI的α-螺旋含量显著增加,β-折叠含量明显减少;荧光发射光谱的测试结果表明,湿热处理导致最大发射波长发生红移,经200 ℃高温湿热处理的样品,最大发射波长红移程度最大。处理温度增加到90 ℃,溶解性逐步提高,可能是由于产生了可溶性聚集体。处理温度为120 ℃时,SPI溶解度最低。处理温度继续升高至200 ℃,溶解度再次增加,电位绝对值降低,表明湿热处理会导致溶液的稳定性降低,易发生聚集。170、200 ℃高温湿热处理的样品粒径、浊度明显增大,表明SPI形成可溶性聚集体;SPI的表面疏水性和乳化性呈先增加后降低趋势,处理温度为90 ℃时达到最大,而乳化稳定性则逐步增加。该研究为植物蛋白尤其是大豆蛋白的热聚集改性研究提供理论基础及数据参考。

蒸煮、流化等手段经常用于杂粮的预处理。该实验研究了微波预处理对红米理化性质的影响,并进一步比较了不同熟化方式处理后红米消化特性的差异。结果显示:微波预处理使红米粉的淀粉结晶率降低了15.1%;峰值黏度、谷值黏度和最终黏度分别降低了83.7%、76.7%和82.5%。对于常压煮、高压煮和常压蒸熟化的红米,微波预处理完全破坏了淀粉的结晶结构,并使淀粉体外消化率分别提升了4.04%、14.77%和7.77%。结果表明微波预处理可有效提升蒸煮后红米的熟化程度,降低淀粉颗粒中无定形区的链堆积密度,从而提升其淀粉水解率。

分别采用不同功率、时间和温度的微波辅助热水浸提法提取百合多糖,并用红外光谱对百合多糖进行初步结构表征,研究百合多糖的流变特性,测试其流动性、触变性。对比了7种不同微波辅助法提取出的百合多糖的体外抗氧化活性。红外光谱分析结果表明,不同微波条件提取出的百合多糖在3 382、2 928、1 636、1 415和802 cm^-1等处均有吸收峰,表明百合多糖是酸性多糖;流变性质测定结果显示不同微波条件下提取的百合多糖都具有不同程度的流动性和触变性,可应用于食品加工;体外抗氧化实验显示不同微波辅助提取的百合多糖均有抗氧化活性,在医药研究与生产中具有重要的应用价值。

以豆渣为原料,研究超微粉碎和胶体磨湿法粉碎对豆渣水不溶性膳食纤维(water insoluble dietary fiber,WIDF)和酸-碱不溶性膳食纤维(acid-alkali insoluble dietary fiber,AAIDF)理化特性、结构的影响,同时以葡萄糖吸附能力、葡萄糖透析延迟指数和α-淀粉酶抑制作用表征经不同方法处理豆渣膳食纤维的体外降血糖特性。结果表明,超微粉碎和胶体磨处理均能改善WIDF和AAIDF的理化性质(持水性、持油性和膨胀力)(P<0.05);经超微粉碎和胶体磨处理后,其颗粒尺寸减小,zeta电位降低,扫描电镜观察发现2类膳食纤维的结构均被不同程度地破坏;同时,2类膳食纤维体外降血糖能力均有明显提高,且胶体磨处理效果优于超微粉碎处理。据此,胶体磨处理可能是改善纤维食品功能性尤其是降血糖性能的有效方法,该研究可为豆渣膳食纤维的综合利用与相关保健食品的开发提供理论依据。

为探究蛋白核小球藻对肉制品的品质特性的影响,比较了添加不同质量分数(0.5%、1.5%和3.0%)蛋白核小球藻的香肠在营养成分、抗氧化能力、持水力和感官评价等方面的变化。结果表明:添加1.5%和3.0%的蛋白核小球藻能够显著提高香肠中蛋白质、色素以及维生素含量(P<0.05),提高香肠的持水力和抗氧化能力,延长香肠的货架期,并为香肠带来独特的风味和口感。感官评价结果表明,添加量为1.5%的小球藻营养强化香肠总体可接受度最高。综上所述,在香肠中添加适量的蛋白核小球藻可以提高香肠的营养价值和风味特征,并可延长香肠的货架期,在肉制品加工中具有较好的应用价值。

为丰富发酵香肠品种,增加消费者选择可能性,以菊粉部分代替肥肉,以大豆拉丝蛋白部分代替瘦肉,在肉馅中添加绿茶茶叶提取液,用开菲尔作为发酵剂,开发茶风味低脂黑猪肉开菲尔发酵香肠。通过质构仪结合感官评定,对产品主料配方进行研究;以感官评分为评价指标,在单因素试验基础上经正交试验确定了产品的最佳工艺条件。优化得到产品配方(质量分数)为:猪瘦肉56%,猪肥肉10%,菊粉10%,大豆拉丝蛋白9%,茶叶提取物15%,食盐2%、白砂糖0.4%、葡萄糖0.5%、味精0.01%、五香粉0.2%、亚硝酸盐0.002%;最佳发酵工艺条件为:发酵剂0.4%,发酵温度30 ℃,发酵时间27 h。综上所述,用少量的菊粉及大豆拉丝蛋白分别部分替代肥肉及瘦肉,添加少量茶叶提取物,以开菲尔为发酵剂,生产发酵香肠可行,在此条件下,产品色泽均匀,茶香味与发酵芳香风味协调,口感润滑,质地紧密。

为改善贻贝肉的冻藏品质,探究不同比例的茶多酚-姜黄素复配液对冻藏期间贻贝肉的理化品质、感官特性、菌群组成以及微观结构的影响。结果表明,冻藏期间所有处理组贻贝肉的持水性和水分活度均不同程度下降,其中茶多酚-姜黄素复配液处理组的持水性和水分活度显著高于对照组;经茶多酚-姜黄素复配液处理的贻贝具有较低的挥发性盐基氮、硫代巴比妥酸值、菌落总数、啫冷菌数和较好的弹性、咀嚼性和感官品质,冻藏期延长1~2周。在试验选取的浓度范围内,30 mg/mL茶多酚+2.75 mg/mL 姜黄素的复配液效果最好。此外,扫描电镜分析发现,复配液处理组贻贝肉具有较为致密的肌肉纤维结构。因此,茶多酚-姜黄素复配液可作为改善贻贝肉冻藏品质的有效手段并可延长冻藏期。

基于叶类蔬菜降温过程中温度分布不均匀、温差大等特点,研究恒压真空预冷对芥蓝贮藏品质的影响。以新鲜芥蓝为原料,通过设置不同预冷终温(0、4、8 ℃),探究预冷终温对芥蓝贮藏过程中失重率、叶绿素、色泽、呼吸强度、抗坏血酸及丙二醛含量的影响,并与传统真空预冷进行对比。结果表明,恒压真空预冷可以有效、均匀地降低芥蓝叶片和根茎的温差(平均温差控制在1 ℃以内),且恒压真空预冷4 ℃处理后的贮藏品质最佳;与其他预冷终温相比,终温4 ℃可有效保持芥蓝的色泽外观,减少叶绿素及抗坏血酸含量的降解、降低呼吸强度,抑制失重率及丙二醛含量的增加,延长芥蓝的货架期。该研究为叶菜类蔬菜真空预冷及贮藏保鲜提供理论依据。

为解决凝胶素食色泽单一、难赋色等问题,拓展凝胶素食在食品领域的应用,该研究以魔芋葡甘聚糖(konjac glucomannan,KGM)、大豆分离蛋白(soybean protein isolate,SPI)和辣椒红色素(capsanthin,CAP)为研究对象,以KGM、SPI、氢氧化钙质量分数为单因素,以色素保留率和凝胶强度为响应值,通过响应面试验得到复合有色凝胶的最佳制备工艺条件。同时利用质构、傅里叶转换红外光谱和扫描电子显微镜对优化制备前后复合有色凝胶的质构和微观结构进行比较分析。结果表明,当 KGM、SPI和氢氧化钙的质量分数分别为6.5%、0.2%和0.15%时,复合有色凝胶性能最佳,在此条件下复合有色凝胶的色素保留率可达到84.26%,凝胶强度达到376.65 g,与预测值相近。同时优化制备后复合有色凝胶的凝胶强度、硬度、咀嚼性显著增大,质构性能提高。电镜结果表明优化制备后复合有色凝胶空间网络连续均匀分布,结构更稳定,具有更好的质构性能。

以新疆“女神”西梅为原料,探究保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、植物乳杆菌、瑞士乳杆菌发酵西梅浆过程中总酸含量、色差、总酚含量、体外抗氧化活性等变化,并分析指标间的相关性。结果表明,植物乳杆菌和保加利亚乳杆菌在以西梅浆为基质中,产酸性能较好,可使发酵果浆保持较高的红度;植物乳杆菌和嗜热链球菌有较好的抗氧化能力。4株乳酸菌在发酵过程中DPPH自由基清除率和ABTS阳离子自由基清除率呈下降趋势,但均高于对照组。在西梅浆乳酸菌发酵过程中抗氧化能力由体系的综合环境决定;体系的颜色受环境pH的影响。综上所述,植物乳杆菌更适合西梅浆的发酵,该研究可为西梅发酵饮料或果酱等产品的开发提供依据。

以三七花、墨红玫瑰花为主要原料,搭配辅料白砂糖、蜂蜜、柠檬酸,研制三七花玫瑰复合饮料。通过单因素试验和正交试验对三七花玫瑰复合饮料的配方进行优化,采用高效液相色谱法对饮料中的三七花特征性人参皂苷Rb₁、Rc、Rb₂、Rb₃的含量进行测定。结果表明,饮料的最佳配方为三七花浸膏0.03%,白砂糖10.00%,蜂蜜4.50%,墨红玫瑰花提取液7.50%,柠檬酸0.15%(均为质量分数)。饮料成品中三七花特征性人参皂苷Rb₁、Rc、Rb₂、Rb₃的含量分别为4.20、2.25、1.34、1.74 mg/L;三七花玫瑰复合饮料的总酸含量为3.2 g/L,总糖为15%,pH值为2.91,微生物指标合格。该结果为三七花新资源食品的开发利用奠定理论基础,也为三七饮料相关产品的研制提供一定参考。

研究了微生物复合发酵沙蟹汁的制备工艺,并比较了传统沙蟹汁和复合发酵沙蟹汁的风味成分。选择植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)和鲁氏酵母菌(Saccharomyces rouxii)作为外加复合发酵菌种,以感官评分和氨基态氮含量为指标,通过单因素试验和响应面分析法优化微生物复合发酵沙蟹汁的制备工艺,并采用感官评价和理化指标对传统沙蟹汁和复合发酵沙蟹汁的风味成分进行分析。结果表明:植物乳杆菌和鲁氏酵母菌的最佳混合浓度比例为3∶2,发酵时间17 d,发酵温度26 ℃,发酵剂接种量5%,发酵初始pH值7.5,在此条件下沙蟹汁感官评分为7.38。相比于传统沙蟹汁,复合发酵沙蟹汁的游离氨基酸总量和鲜甜味氨基酸含量分别为2 605.77和783.68 mg/100 g,分别增加了16.12%和22.40%;有机酸总量为665.19 mg/100 g(增加了13.54%),其中乳酸和琥珀酸含量分别为221.27 mg/100 g(增加了27.74%)和176.24 mg/100 g(增加了57.28%);呈味核苷酸含量变化较小,其中IMP和ADP含量略有增加;感官评分和氨基态氮含量分别增加17.31%和22.62%,同时挥发性盐基氮含量降低了28.69%。综上,微生物复合发酵法能显著提高传统沙蟹汁的风味品质,这对于沙蟹汁的工业化生产和风味改良有重要的理论意义和实际意义。

以太平梳打饼干发酵工艺及其产品为研究对象,考察了面团在发酵过程中pH和总酸度的变化,探究了酵母发酵对饼干消化及营养特性的影响。结果表明:酵母发酵面团最终pH由7.81降至7.28,整个发酵过程中,总酸度不断升高。与未加酵母的饼干相比较,酵母发酵饼干的淀粉消化率提高了4.29%。同时,葡萄糖的含量降低了72.30%,果糖的含量降低了96.51%,天冬氨酸(aspartic,Asp)、精氨酸(arginine,Arg)、丙氨酸(alanine,Ala)的质量分数分别降低了6.1 mg/100 g、4.5 mg/100 g、4.9 mg/100 g,说明酵母发酵过程中利用了上述物质作为底物。与未加酵母的饼干相比较,发酵饼干中维生素B₁、维生素B₂的含量有所升高,部分矿物质的含量略有增加。研究发现,酵母发酵饼干更有利于淀粉等物质的消化吸收,可为肠道消化不良等人群提供膳食选择。

为提高啤酒糖化锅桨叶的搅拌效率,基于仿生设计方法对桨叶曲面进行优化设计。通过对搅拌过程及糖化工艺的分析,确定搅拌桨叶的设计目标,即实现低剪切力、低功率、高效均质和高效传热。创新性地选择蝼蛄挖掘足爪趾为仿生生物原型,对爪趾独特的挖扩式掘进原理进行分析,确定对介质产生较小应力同时介质的应变较大的生物元素,应用于仿生糖化锅搅拌桨叶的设计方案,通过数值模拟对设计方案进行验证。研究表明,仿生桨叶对流体产生的剪切应力较原型桨叶降低4.774%;流体流速最大值增加4.733%,功率降低12.385%,流场矢量方向得到优化,符合理想的流体特征,提高了传热效率。该文对糖化锅搅拌桨叶的仿生设计,为啤酒酿造设备部件的优化提供了参考。

为建立稳定的以阴离子交换色谱分析嗜热链球菌胞外多糖单糖组成的方法,以淋洗液浓度为切入点,优化了梯度洗脱程序;同时,对比分析了不同方法除蛋白对多糖单糖组成分析的影响。优化后的色谱分析条件为:CarboPac PA20色谱柱(3 mm×150 mm),流速0.5 mL/min,0~20 min使用1.75 mmol/L NaOH溶液洗脱中性糖和氨基糖,20~30 min使用1.75 mmol/L NaOH溶液结合50~200 mmol/L NaOAc溶液洗脱糖醛酸,30~40 min使用200 mmol/L NaOH溶液冲洗色谱柱,40~60 min重新平衡系统。基于上述方法,12种混合单糖标准可得到理想分离,各单糖质量浓度标准曲线的相关系数>0.99,检出限(S/N=3)为2.5~21.1 μg/L,平均回收率在77.3%~118.5%。此外,样品预处理分析表明,最佳的胞外多糖除蛋白方法为三氯乙酸法。利用上述优化条件对不同嗜热链球菌产胞外多糖的单糖组成进行分析,结果表明,胞外多糖均由半乳糖胺、鼠李糖、葡糖胺、半乳糖、葡萄糖、甘露糖、半乳糖糖醛酸和葡萄糖醛酸组成。研究建立的色谱分离和胞外多糖预处理方法可为乳酸菌胞外多糖的单糖组成分析提供参考。

高直链淀粉(G50)的起始糊化温度较高,无法采用常温快速黏度分析仪(rapid viscosity analyzer, RVA)对其糊化和黏度变化进行分析。该文采用高温RVA分析了高直链玉米淀粉在不同温度下的黏度变化,采用流变仪和质构仪研究了高直链玉米淀粉胶体的流变和质构特征,并用扫描电镜观察了不同温度处理后的淀粉凝胶微观结构。结果表明,高直链淀粉的峰值黏度、崩解值随着加热温度的升高而逐渐增大,高温处理后凝胶的硬度、脆性、胶着性、咀嚼性均随温度的升高而增加;同时,高直链淀粉经高温处理后呈凝胶状。该研究对高直链淀粉在95~140 ℃加热温度下的颗粒和分子变化提供了新的认识,为高直链玉米淀粉在功能食品与可降解材料中的应用提供了理论支持。

传统理论认为陈皮“陈久者良”,陈化过程中微生物会引起药效物质基础的改变。通过高通量测序技术系统地研究了不同陈化时间广陈皮表面细菌、真菌菌群结构及特征,其中细菌采用16S rDNA测序,真菌采用ITS1测序。结果表明不同陈化时间广陈皮样本表面细菌、真菌组成结构基本一致,但相对丰度差异明显,优势菌属不同。细菌属水平上,主要分布有unidentified_Rickettsiales、Phyllobacterium、Methylobacterium、unidentified_Cyanobacteria、Pseudomonas、Sphingomonas、Stenotrophomonas、Lactococcus、Bacillus。随陈化时间的增加,从以Methylobacterium、Sphingomonas为优势转变为以Bacillus、Pseudomonas、Stenotrophomonas、Lactococcus为主。真菌属水平上,主要分布有Xeromyces、Cladosporium、Zasmidium、Symmetrospora、Aureobasidium、Fusarium、Aspergillus。从以Zasmidium、Cladosporium、Symmetrospora、Fusarium为优势转变为以Cladosporium、Aureobasidium、Aspergillus、Xeromyces为主。基于高通量测序技术,全面地揭示了不同陈化时间广陈皮表面细菌、真菌群落结构及其动态变化规律,并检测出不同陈化时间广陈皮表面优势菌属。研究结果为后续优势功能菌的分离筛选,陈皮陈化机理深入研究提供了理论依据。

基于微流控技术和酶抑制法的原理,研制了一种集成液体生化试剂的离心式农残速测芯片。采用透明聚乙烯膜制备微型液囊储存液体试剂,与预先固化反应试剂构成全集成微流控圆盘芯片,用于农药残留的快速检测,实现了从样品提取、酶抑制反应到显色反应及检测的全集成和自动化操作。结果表明,在芯片内部集成农残提取单元,可以省去常规方法所必需的前处理设备,提高检测效率,降低检测人员工作强度,同时检测结果的准确性可以满足大批量样品的农药残留筛查需求。

该文建立了固相萃取-高效液相色谱法测定食品中二氢槲皮素的新方法。样品经V(甲醇)∶V(2%乙酸水)=1∶1提取定容后,经亲水亲脂平衡固相萃取柱净化,以甲醇-0.1%乙酸水为流动相进行梯度洗脱,经高效液相色谱分析,二极管阵列检测器测定,保留时间和光谱图定性,外标法定量。结果表明,方法在质量浓度0.8~100.0 μg/mL范围内线性关系良好,线性相关系数为0.999 9,二氢槲皮素检出限为0.6 mg/kg,定量限为2.0 mg/kg。在饮料、发酵乳、可可制品中添加2、20、200 mg/kg 3个浓度水平,平均回收率为90.3%~102.5%,相对标准偏差为0.45%~1.42%。该方法前处理净化效果好,具有较高的灵敏度和准确性,适用于食品中二氢槲皮素含量的测定。

苋菜红是一种合成着色剂,因其对人体有致癌作用,必须严格控制食品中苋菜红的添加量。为了规范苋菜红使用、确保食品安全,需要开发简单高效的方法来测定苋菜红含量。该实验采用一步法制备了荧光硅纳米颗粒,该方法操作简单、条件温和、耗时少。制备的荧光硅纳米颗粒具有良好的热稳定性、耐盐性和pH稳定性。苋菜红能够通过荧光共振能量转移有效地猝灭硅纳米颗粒的荧光,基于此该文构建了荧光传感器用于苋菜红检测。在苋菜红质量浓度为2.0～20.0 μg/mL时,线性良好,检测限为0.022 μg/mL,所制备硅纳米颗粒检测食品中苋菜红的回收率为92.0%～104.0%,表现出良好的选择性和灵敏度,为食品中苋菜红的检测提供了一种快速简便的方法。

蒸汽爆破技术是近年来食品工业中一种新兴的食品原料预处理技术,具有操作简单、处理时间短、处理效率高、没有二次污染等特点。该方法无需添加化学试剂,可以通过高温高压的方式改变原料的结构,提高原料中有效成分的得率,促进营养成分的溶出,提升产品的加工特性和功能特性。文中系统阐述了蒸汽爆破的原理、影响因素及近年来在食品生物大分子物质(膳食纤维、淀粉、功能性多糖、蛋白质)改性中的研究现状等,并对其应用前景进行展望,以期为该技术在食品领域中的推广应用提供参考。

大豆蛋白是一种优质的植物蛋白质,资源丰富,具有良好的营养价值和独特的功能特性,其中凝胶性是较为重要的一种特性。随着大豆蛋白的科学研究和商业化生产越来越受到人们的关注,其天然的凝胶特性存在弹性较差、结构松散等现象,不能够满足实际生产和应用的需求,因此对其凝胶性的研究与改良显得非常重要。该文从大豆蛋白凝胶的形成机理出发,综述了大豆蛋白凝胶形成的影响因素及凝胶性改良方法的研究进展,并对大豆蛋白凝胶的应用趋势与研究方向进行展望,以期为制备具有更佳口感的大豆蛋白凝胶制品提供理论依据。

白酒作为中国传统饮品,历史悠久,种类丰富,其中种类繁多的微量成分决定了白酒的风格。近年来,构建快速、高效的前处理方法进而全面解析白酒中的微量组分,已成为白酒风味研究领域的热点。该文对白酒风味研究领域常见的10种前处理方法进行回顾,详细归纳各种方法的应用实例、方法适用性和优缺点,介绍了前处理新方法的未来发展趋势,以期为白酒风味研究提供理论参考。

动物脂肪作为营养物质之一,可赋予肉制品良好的风味,并促进人体对脂溶性维生素的吸收,且因其具有较强的可塑性,可有效提高肉制品加工性能。然而,由于动物脂肪中的高饱和脂肪酸水平可能引发肥胖、冠心病及动脉粥样硬化等一系列慢性疾病,研发一类可替代动物脂肪的原料从而降低肉制品中饱和脂肪酸水平,保持产品原有风味和质地等品质特性成为目前低脂肉类产品研究的热点。该文结合国内外研究报道,梳理了目前可用于替代动物脂肪的原料类型及其在肉制品中的应用研究进展,为动物脂肪替代原料在肉制品中的加工应用提供良好的理论参考依据。