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領(lǐng)學(xué)術(shù)科研之先，創(chuàng)食品科技之新

—— 中國(guó)食品雜志社

2025年第46卷13期返回列表

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微生物細(xì)胞工廠合成植物類黃酮：關(guān)鍵酶挖掘及異源生物合成

內(nèi)容: 植物類黃酮是一類具有多種生理活性的植物次級(jí)代謝產(chǎn)物，在食品、制藥、化妝品和化工等行業(yè)蘊(yùn)藏著巨大的應(yīng)用潛力。近年來，組學(xué)技術(shù)與合成生物學(xué)的快速發(fā)展，推動(dòng)了類黃酮天然合成路徑的解析及其關(guān)鍵酶的功能表征，為微生物異源合成體系的構(gòu)建提供了理論依據(jù)。本綜述系統(tǒng)梳理類黃酮生物合成路徑中關(guān)鍵酶的挖掘策略，闡明核心酶的功能特性與工程化改造進(jìn)展，并總結(jié)類黃酮化合物的微生物合成進(jìn)展。進(jìn)一步從異源酶活性適配、代謝網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)調(diào)控、產(chǎn)物穩(wěn)定性等方面，剖析微生物細(xì)胞工廠規(guī)模化生產(chǎn)的核心瓶頸，提出跨學(xué)科技術(shù)融合與智能生物設(shè)計(jì)的發(fā)展方向，為類黃酮綠色生物制造產(chǎn)業(yè)化提供理論支撐。

閱讀量: 123 發(fā)表時(shí)間: 2025-06-13
生物合成β-煙酰胺單核苷酸及其衍生物研究進(jìn)展

內(nèi)容: β-煙酰胺單核苷酸（β-nicotinamide mononucleotide，NMN）存在于所有生物體中，作為治療阿爾茨海默病、癌癥、衰老和血管功能障礙等多種疾病的營(yíng)養(yǎng)品和醫(yī)藥產(chǎn)品受到了廣泛關(guān)注。化學(xué)合成法是NMN的主要生產(chǎn)方法，但存在合成路線繁瑣、反應(yīng)條件嚴(yán)苛、產(chǎn)物手性分離困難、有機(jī)溶劑使用等問題，導(dǎo)致產(chǎn)品價(jià)格昂貴、應(yīng)用范圍受限。相比之下，生物合成法因具有無毒性、加工條件溫和、底物特異性高、產(chǎn)品選擇性強(qiáng)、轉(zhuǎn)化效率高等顯著優(yōu)勢(shì)，已逐漸成為NMN生產(chǎn)的理想替代方案。NMN的生物合成主要以煙酰胺、煙酰胺核糖、煙酸或葡萄糖為起始原料，經(jīng)不同的代謝途徑產(chǎn)生，涉及的關(guān)鍵酶包括煙酰胺磷酸核糖基轉(zhuǎn)移酶、煙酰胺核糖激酶和NMN合成酶等。本文重點(diǎn)介紹利用酶催化和發(fā)酵法生產(chǎn)NMN的最新研究進(jìn)展，包括關(guān)鍵酶的選擇和改良、酶級(jí)聯(lián)催化反應(yīng)設(shè)計(jì)、酶的固定化、細(xì)胞工廠構(gòu)建以及發(fā)酵過程優(yōu)化策略等。此外，介紹NMN衍生物煙酰胺核糖和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸的生物合成技術(shù)。這些研究將為開發(fā)低成本、高效率的NMN及其衍生物的生產(chǎn)方法提供參考。

閱讀量: 154 發(fā)表時(shí)間: 2025-06-13
微生物合成酪氨酸衍生物的代謝途徑調(diào)控策略研究進(jìn)展

內(nèi)容: 多種酪氨酸衍生物因具有食用特性和藥用價(jià)值被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥和化工等領(lǐng)域，基于此，開發(fā)高值酪氨酸化合物的環(huán)保高效型獲取方式成為研究熱點(diǎn)。隨著合成生物學(xué)和代謝工程的發(fā)展，利用微生物細(xì)胞工廠合成高值酪氨酸衍生物有望成為綠色大規(guī)模化生產(chǎn)方式，其中調(diào)控目的產(chǎn)物的代謝途徑對(duì)提升生產(chǎn)效率至關(guān)重要。因此，本文介紹了酪氨酸衍生物的合成途徑及代謝調(diào)控策略，為構(gòu)建高產(chǎn)工程菌株提供參考。

閱讀量: 99 發(fā)表時(shí)間: 2025-06-13
富DHA藻油及其在水包油型乳液中的氧化行為分析

內(nèi)容: 以3%的富二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）藻油為油相、1%的Tween 60為乳化劑和96%水相，應(yīng)用高壓微射流法制得低內(nèi)相水包油型藻油乳液，研究常溫密閉儲(chǔ)存條件下富DHA藻油及其在乳液體系中的氧化行為。實(shí)驗(yàn)通過過氧化值（peroxide value，PV）和硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）值反映藻油的初級(jí)和次級(jí)氧化產(chǎn)物水平，應(yīng)用氣相色譜（gas chromatography，GC）、核磁共振氫譜（1H nuclear magnetic resonance，1H NMR）和頂空固相微萃取-GC-質(zhì)譜（mass spectrometry，MS）法分析各脂肪酸損耗及氧化產(chǎn)物分子組成及變化。結(jié)果表明：乳液體系藻油的PV、TBARS值及脂肪酸損耗均高于純?cè)逵腕w系，藻油在低內(nèi)相乳液中的氧化速率更快。在1H NMR譜圖中觀測(cè)到藻油DHA端位單氫過氧化物（DHA-terminal monohydroperoxide，DHA-TMHP）和內(nèi)位單氫過氧化物（DHA-inner monohydroperoxide，DHA-IMHP）共振信號(hào)，內(nèi)位氫過氧化物中含有一定比例的環(huán)化氫過氧化物，次級(jí)裂解產(chǎn)生非揮發(fā)性α,β-含氧烯醛；定量分析共軛二烯類氧化產(chǎn)物（DHA-conjugated diene，DHA-CD）、氫過氧化物（DHA-OOH）和非揮發(fā)性醛類氧化產(chǎn)物（DHA-non-volatile aldehyde oxidation products，DHA-NAD），含量水平為DHA-CD＞DHA-OOH＞DHA-NAD，反映了DHA產(chǎn)生較高水平的中間氧化產(chǎn)物；比較乳液及純?cè)逵腕w系DHA-TMHP與DHA-IMHP相對(duì)比例，發(fā)現(xiàn)乳液體系中DHA-TMHP比例顯著高于純?cè)逵腕w系，說明乳液體系利于端位DHA-OOH的生成路徑；DHA-NAD在氧化初級(jí)階段即產(chǎn)生，含量水平為飽和醛＞(E,Z)-2,4-二烯醛＞α,β-含氧烯醛＞(E)-2-烯醛。GC-MS的結(jié)果顯示，DHA藻油乳液在儲(chǔ)藏開始即產(chǎn)生揮發(fā)性次級(jí)氧化產(chǎn)物（volatile secondary oxidation products，VSOPs）。乳液和純?cè)逵蚔SOPs的主要成分包括烯醛、烯酮類和烯醇，相對(duì)水平為醛類＞酮類＞醇類。其中，(E,E)-2,4-庚二烯醛、1-辛烯-3-醇、3,5-辛二烯-2-酮、2,4-壬二烯醛、2-戊烯基呋喃、1-戊烯-3-醇、庚烷、1-壬烯和辛醛為主要VSOPs貢獻(xiàn)物質(zhì)，推測(cè)由DHA-IMHP發(fā)生α、β裂解產(chǎn)生。

閱讀量: 179 發(fā)表時(shí)間: 2025-06-13
基于反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析的田菁膠添加對(duì)薩拉米發(fā)酵香腸品質(zhì)的影響

內(nèi)容: 旨在探討基于反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（backpropagation-artificial neural network，BP-ANN）分析田菁膠添加對(duì)薩拉米發(fā)酵香腸品質(zhì)的影響。本研究設(shè)計(jì)4 個(gè)處理組：空白對(duì)照組（CK）、接種復(fù)合發(fā)酵劑處理組（CG）、添加田菁膠處理組（SE）和添加田菁膠與接種復(fù)合發(fā)酵劑處理組（SE-CG）。通過測(cè)定發(fā)酵香腸的pH值、水分活度（aw）、色差、質(zhì)構(gòu)特性、感官評(píng)定和電子鼻等指標(biāo)，系統(tǒng)評(píng)估田菁膠添加對(duì)薩拉米發(fā)酵香腸品質(zhì)的影響。研究表明，田菁膠與發(fā)酵劑共同添加時(shí)可快速降低產(chǎn)品pH值和aw值，有利于薩拉米香腸的最終品質(zhì)的形成；與CK和CG組相比，添加田菁膠可顯著改善SE-CG組的a*值（4.64±0.38）和硬度（（60.95±1.48）N）。此外，電子鼻分析表明，田菁膠結(jié)合發(fā)酵劑可顯著增加產(chǎn)品中含硫化合物、醇類以及芳香族化合物的濃度。BP-ANN模型被用于對(duì)香腸品質(zhì)進(jìn)行分類和預(yù)測(cè)，結(jié)果顯示模型的準(zhǔn)確率達(dá)到96%，具有較高的分類精度和預(yù)測(cè)能力。此外，通過沙普利加和解釋方法用于BP-ANN模型解釋，揭示了不同品質(zhì)指標(biāo)對(duì)模型預(yù)測(cè)的重要性，發(fā)現(xiàn)其中電子鼻傳感器S12信號(hào)、硬度和咀嚼性等特征對(duì)模型預(yù)測(cè)貢獻(xiàn)較大。

閱讀量: 171 發(fā)表時(shí)間: 2025-06-13
全反式和順式蝦青素的物化特性比較：實(shí)驗(yàn)與量子化學(xué)結(jié)合分析

內(nèi)容: 類胡蘿卜素順式異構(gòu)化通常會(huì)改變其性質(zhì)，因此有必要對(duì)全反式和順式蝦青素（astaxanthin，AST）的物化特性進(jìn)行全面分析。通過光照法和硅膠柱層析制備不同高順式占比AST，采用X射線衍射儀、差示掃描量熱儀、掃描電鏡和色差儀等技術(shù)，結(jié)合體外抗氧化和秀麗線蟲模型，比較全反式和順式AST的物化特性；同時(shí)基于量子化學(xué)揭示2 種AST異構(gòu)體色差以及抗氧化活性差異的機(jī)理。結(jié)果表明：隨著順式占比增加，AST結(jié)晶度降低，從規(guī)則幾何形態(tài)變?yōu)椴欢ㄐ螒B(tài)，在有機(jī)試劑和植物油中的溶解度提高，在乙醇和橄欖油中，96%-順式AST溶解度是全反式的491.2 倍和59.9 倍；順式AST對(duì)羥自由基和超氧陰離子自由基的清除效果以及對(duì)秀麗線蟲抗氧化應(yīng)激能力顯著高于全反式AST（P＜0.05）；量子化學(xué)結(jié)果進(jìn)一步表明，AST順式異構(gòu)化后，最大吸收波長(zhǎng)處的吸收強(qiáng)度顯著衰減，摩爾吸光系數(shù)降低，AST的紅值顯著下降；端環(huán)的羥基鍵長(zhǎng)增強(qiáng)、電離勢(shì)和電子親和力的變化提高了AST的抗氧化能力。研究結(jié)果可為揭示順反AST的性質(zhì)差異提供理論依據(jù)，為AST在健康領(lǐng)域的應(yīng)用提供參考。

閱讀量: 134 發(fā)表時(shí)間: 2025-06-13
轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析擴(kuò)展青霉ΔWSC1侵染梨果及梨果防御相關(guān)機(jī)制

內(nèi)容: 擴(kuò)展青霉產(chǎn)生的WSC蛋白對(duì)引起梨果青霉病有著重要作用。為分析WSC1基因在致病過程中的作用，對(duì)WSC1敲除菌株（ΔWSC1）進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析，結(jié)果顯示W(wǎng)SC1基因的敲除顯著改變了擴(kuò)展青霉中相關(guān)基因的表達(dá)，特別是涉及細(xì)胞壁完整性、信號(hào)傳導(dǎo)、應(yīng)激反應(yīng)和毒素產(chǎn)生相關(guān)基因，這些基因的差異表達(dá)可能使WSC1突變體更容易受到環(huán)境壓力的影響，同時(shí)毒素生產(chǎn)能力減弱，最終導(dǎo)致致病性能力的下降。梨果轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)果表明，當(dāng)梨被ΔWSC1侵染后，其涉及應(yīng)激反應(yīng)信號(hào)、防御機(jī)制和氧化應(yīng)激管理相關(guān)基因發(fā)生變化，這些基因表達(dá)量的改變可能會(huì)引起梨對(duì)擴(kuò)展青霉侵染后的防御相關(guān)的一系列反應(yīng)。此外，相較于野生型擴(kuò)展青霉侵染相比，ΔWSC1侵染也使梨果組織中防御和氧化應(yīng)激相關(guān)基因表達(dá)上調(diào)。本研究闡明了WSC1基因在擴(kuò)展青霉侵染梨果過程中的作用，以及梨果實(shí)響應(yīng)擴(kuò)展青霉侵染的相關(guān)機(jī)制。

閱讀量: 125 發(fā)表時(shí)間: 2025-06-13
6 株野生羊肚菌的分子鑒定及高活力菌株篩選

內(nèi)容: 為篩選具有高生物活性及穩(wěn)定出菇特性的優(yōu)質(zhì)羊肚菌菌株，采用單基因與多基因聯(lián)合鑒定技術(shù)，結(jié)合酶活力綜合評(píng)價(jià)體系，對(duì)6 株野生羊肚菌進(jìn)行系統(tǒng)的分子生物學(xué)鑒定及功能特性分析。通過測(cè)定液體培養(yǎng)條件下菌絲體的過氧化氫酶（catalase，CAT）、多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）、過氧化物酶（peroxidase，POD）等抗氧化酶活力以及丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量，并采用隸屬函數(shù)法對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行量化評(píng)估，最終篩選出一株適宜栽培的優(yōu)質(zhì)菌株。結(jié)果表明，所收集的6 株野生羊肚菌均歸屬于六妹羊肚菌（Morchella sextelata），隸屬黑色羊肚菌（Elata Clade）類群。菌絲形態(tài)觀察顯示，其顏色由白色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槲ⅫS色，菌絲排列緊密，末端較鈍，且存在粗細(xì)不均和部分區(qū)域球狀體分布特征，菌絲生長(zhǎng)速度介于0.40～0.45 mm/d。交配型基因檢測(cè)結(jié)果表明，菌株LM1、LM3和LM4同時(shí)攜帶MAT1-1與MAT1-2兩種交配型基因，具備進(jìn)行有性生殖的潛能。其中，LM4菌株的PPO、POD、CAT及2,3,5-三苯基氯化四氮唑-脫氫酶的活性均顯著高于其他菌株，且MDA含量最低；同時(shí)LM4菌株各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的平均隸屬函數(shù)值最高，可達(dá)0.964 7，證明其優(yōu)良的生物活性和栽培適應(yīng)性，可推薦作為后續(xù)栽培實(shí)驗(yàn)候選菌株。本研究將多基因聯(lián)合鑒定與酶活力綜合評(píng)價(jià)相結(jié)合，篩選出高活力、高適應(yīng)性的優(yōu)質(zhì)羊肚菌菌株，為羊肚菌種質(zhì)資源的精準(zhǔn)鑒定與高效選育提供了新方法。

閱讀量: 126 發(fā)表時(shí)間: 2025-06-13
工業(yè)規(guī)模黑比諾葡萄酒自然發(fā)酵中微生物多樣性與主要揮發(fā)性香氣化合物相關(guān)性分析

內(nèi)容: 為探究葡萄酒工業(yè)化自然發(fā)酵過程中微生物群落演替及其與揮發(fā)性物質(zhì)的相關(guān)性。以河西走廊武威產(chǎn)區(qū)的黑比諾葡萄為材料，采用高通量測(cè)序技術(shù)監(jiān)測(cè)黑比諾葡萄酒自然發(fā)酵過程中本土微生物群落演替，通過頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)揮發(fā)性化合物進(jìn)行定性定量分析，并利用Spearman相關(guān)系數(shù)探究本土核心微生物與揮發(fā)性化合物之間的相關(guān)性。結(jié)果表明，發(fā)酵過程中的本土優(yōu)勢(shì)微生物為球腔菌屬（Mycosphaerella）、畢赤酵母屬（Pichia）、釀酒酵母屬（Saccharomyces）和塔特姆氏菌屬（Tatumella）等，其中Mycosphaerella、Pichia為發(fā)酵前期優(yōu)勢(shì)真菌屬，其相對(duì)豐度為44.67%和18.28%，而Saccharomyces的相對(duì)豐度在末期逐漸升高，達(dá)到48.42%，成為發(fā)酵后期優(yōu)勢(shì)真菌屬；Tatumella的相對(duì)豐度逐漸上升至發(fā)酵末期的44.66%后基本保持不變，是最主要的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌屬。駒形桿菌屬（Komagataeibacter）、泛菌屬（Pantoea）和Saccharomyces等優(yōu)勢(shì)菌屬與丁酸乙酯、己酸乙酯和苯乙醇等關(guān)鍵揮發(fā)性香氣物質(zhì)呈正相關(guān)，發(fā)酵末期質(zhì)量濃度分別達(dá)到164.04、4 585.75 μg/L和3 694.11 μg/L，賦予葡萄酒花香、果香和蜂蜜香；鞘氨醇單胞菌屬（Sphingomonas）、甲基桿菌屬（Methylobacterium）和Mycosphaerella、曲霉屬（Aspergillus）等優(yōu)勢(shì)菌屬則與大多數(shù)關(guān)鍵香氣物質(zhì)呈負(fù)相關(guān)。本研究明確了武威產(chǎn)區(qū)黑比諾葡萄主要本土微生物與關(guān)鍵揮發(fā)性香氣物質(zhì)的相關(guān)性，揭示了不同發(fā)酵階段本土微生物的變化，結(jié)果可為河西走廊葡萄酒本土風(fēng)格提升提供理論基礎(chǔ)。

閱讀量: 158 發(fā)表時(shí)間: 2025-06-13
蜂蜜中蠟狀葡糖桿菌分離鑒定及其體外解酒能力

內(nèi)容: 目的：從蜂蜜中篩選出具有解酒能力的益生菌，并對(duì)其進(jìn)行全基因測(cè)序分析。方法：將蜂蜜中篩出的菌株通過生理生化鑒定、16S rDNA測(cè)序和構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹進(jìn)行分類學(xué)鑒定；通過溶血實(shí)驗(yàn)、明膠酶活性實(shí)驗(yàn)、硝酸鹽還原及脫羧酶實(shí)驗(yàn)、抗菌藥物敏感性實(shí)驗(yàn)、自聚集及疏水性實(shí)驗(yàn)評(píng)估菌株的益生特性。比較菌株對(duì)不同體積分?jǐn)?shù)乙醇的利用能力，探索菌株的體外解酒活性。結(jié)果：本實(shí)驗(yàn)將蜂蜜中篩選出的菌株P(guān)-2鑒定為蠟狀葡糖桿菌（Gluconobacter cerinus P-2），屬于葡萄糖桿菌屬，在溶血性方面安全，無明膠酶活性，不能還原硝酸鹽，不會(huì)脫羧產(chǎn)胺，自聚集能力達(dá)到82.13%，疏水性達(dá)到37.74%；在酸性環(huán)境（pH 3）下的存活率為77.96%，在膽鹽（0.3%）條件下的存活率為88.76%，對(duì)幾種抗生素藥物較為敏感。37 ℃條件下，在乙醇體積分?jǐn)?shù)為4%和20%的溶液中加入16 mg蠟狀葡糖桿菌P-2，經(jīng)過30 min，乙醇利用率分別為61.49%和36.43%；經(jīng)過1.5 h，乙醇利用率達(dá)到100%和63.38%。菌株P(guān)-2全基因測(cè)序分析結(jié)果為：全基因組大小3.17 Mb，平均GC相對(duì)含量55.62%；基因本體論注釋中，菌株P(guān)-2具有較好的代謝能力、生物膜形成能力；蛋白質(zhì)直系同源簇注釋中，菌株P(guān)-2具有較強(qiáng)的轉(zhuǎn)運(yùn)代謝能力，不具有毒性和致病性，具有良好的自聚集能力，預(yù)測(cè)到有99%以上的概率為益生菌。結(jié)論：從蜂蜜中篩選出的蠟狀葡糖桿菌P-2可加速乙醇在人體內(nèi)的分解速率，具有較好的益生特性和益生菌應(yīng)用前景。

閱讀量: 119 發(fā)表時(shí)間: 2025-06-13

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