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

—— 中國食品雜志社

2020年第41卷13期返回列表

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微生物細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代謝產(chǎn)物，在食品、制藥、化妝品和化工等行業(yè)蘊藏著巨大的應(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展，并總結(jié)類黃酮化合物的微生物合成進展。進一步從異源酶活性適配、代謝網(wǎng)絡(luò)動態(tài)調(diào)控、產(chǎn)物穩(wěn)定性等方面，剖析微生物細胞工廠規(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: 149 發(fā)表時間: 2025-06-13
生物合成β-煙酰胺單核苷酸及其衍生物研究進展

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)條件嚴苛、產(chǎn)物手性分離困難、有機溶劑使用等問題，導(dǎo)致產(chǎn)品價格昂貴、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、轉(zhuǎn)化效率高等顯著優(yōu)勢，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。本文重點介紹利用酶催化和發(fā)酵法生產(chǎn)NMN的最新研究進展，包括關(guān)鍵酶的選擇和改良、酶級聯(lián)催化反應(yīng)設(shè)計、酶的固定化、細胞工廠構(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: 319 發(fā)表時間: 2025-06-13
微生物合成酪氨酸衍生物的代謝途徑調(diào)控策略研究進展

內(nèi)容: 多種酪氨酸衍生物因具有食用特性和藥用價值被廣泛應(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。隨著合成生物學(xué)和代謝工程的發(fā)展，利用微生物細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: 129 發(fā)表時間: 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，研究常溫密閉儲存條件下富DHA藻油及其在乳液體系中的氧化行為。實驗通過過氧化值（peroxide value，PV）和硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）值反映藻油的初級和次級氧化產(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藻油體系，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，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；比較乳液及純藻油體系DHA-TMHP與DHA-IMHP相對比例，發(fā)現(xiàn)乳液體系中DHA-TMHP比例顯著高于純藻油體系，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藻油乳液在儲藏開始即產(chǎn)生揮發(fā)性次級氧化產(chǎn)物（volatile secondary oxidation products，VSOPs）。乳液和純藻油VSOPs的主要成分包括烯醛、烯酮類和烯醇，相對水平為醛類＞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貢獻物質(zhì)，推測由DHA-IMHP發(fā)生α、β裂解產(chǎn)生。

閱讀量: 243 發(fā)表時間: 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）分析田菁膠添加對薩拉米發(fā)酵香腸品質(zhì)的影響。本研究設(shè)計4 個處理組：空白對照組（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、感官評定和電子鼻等指標，系統(tǒng)評估田菁膠添加對薩拉米發(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模型被用于對香腸品質(zhì)進行分類和預(yù)測，結(jié)果顯示模型的準確率達到96%，具有較高的分類精度和預(yù)測能力。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)指標對模型預(yù)測的重要性，發(fā)現(xiàn)其中電子鼻傳感器S12信號、硬度和咀嚼性等特征對模型預(yù)測貢獻較大。

閱讀量: 206 發(fā)表時間: 2025-06-13
全反式和順式蝦青素的物化特性比較：實驗與量子化學(xué)結(jié)合分析

內(nèi)容: 類胡蘿卜素順式異構(gòu)化通常會改變其性質(zhì)，因此有必要對全反式和順式蝦青素（astaxanthin，AST）的物化特性進行全面分析。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對羥自由基和超氧陰離子自由基的清除效果以及對秀麗線蟲抗氧化應(yīng)激能力顯著高于全反式AST（P＜0.05）；量子化學(xué)結(jié)果進一步表明，AST順式異構(gòu)化后，最大吸收波長處的吸收強度顯著衰減，摩爾吸光系數(shù)降低，AST的紅值顯著下降；端環(huán)的羥基鍵長增強、電離勢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: 283 發(fā)表時間: 2025-06-13
轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析擴展青霉ΔWSC1侵染梨果及梨果防御相關(guān)機制

內(nèi)容: 擴展青霉產(chǎn)生的WSC蛋白對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WSC1敲除菌株（ΔWSC1）進行轉(zhuǎn)錄組分析，結(jié)果顯示W(wǎng)SC1基因的敲除顯著改變了擴展青霉中相關(guān)基因的表達，特別是涉及細胞壁完整性、信號傳導(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可能使WSC1突變體更容易受到環(huán)境壓力的影響，同時毒素生產(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，當梨被ΔWSC1侵染后，其涉及應(yīng)激反應(yīng)信號、防御機制和氧化應(yīng)激管理相關(guān)基因發(fā)生變化，這些基因表達量的改變可能會引起梨對擴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)基因表達上調(diào)。本研究闡明了WSC1基因在擴展青霉侵染梨果過程中的作用，以及梨果實響應(yīng)擴展青霉侵染的相關(guān)機制。

閱讀量: 178 發(fā)表時間: 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)合酶活力綜合評價體系，對6 株野生羊肚菌進行系統(tǒng)的分子生物學(xué)鑒定及功能特性分析。通過測定液體培養(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)法對各項指標進行量化評估，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，且存在粗細不均和部分區(qū)域球狀體分布特征，菌絲生長速度介于0.40～0.45 mm/d。交配型基因檢測結(jié)果表明，菌株LM1、LM3和LM4同時攜帶MAT1-1與MAT1-2兩種交配型基因，具備進行有性生殖的潛能。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LM4菌株各項評價指標的平均隸屬函數(shù)值最高，可達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)栽培實驗候選菌株。本研究將多基因聯(lián)合鑒定與酶活力綜合評價相結(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)資源的精準鑒定與高效選育提供了新方法。

閱讀量: 155 發(fā)表時間: 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，采用高通量測序技術(shù)監(jiān)測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)對揮發(fā)性化合物進行定性定量分析，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)勢真菌屬，其相對豐度為44.67%和18.28%，而Saccharomyces的相對豐度在末期逐漸升高，達到48.42%，成為發(fā)酵后期優(yōu)勢真菌屬；Tatumella的相對豐度逐漸上升至發(fā)酵末期的44.66%后基本保持不變，是最主要的優(yōu)勢細菌屬。駒形桿菌屬（Komagataeibacter）、泛菌屬（Pantoea）和Saccharomyces等優(yōu)勢菌屬與丁酸乙酯、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)勢菌屬則與大多數(shù)關(guān)鍵香氣物質(zhì)呈負相關(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: 217 發(fā)表時間: 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，并對其進行全基因測序分析。方法：將蜂蜜中篩出的菌株通過生理生化鑒定、16S rDNA測序和構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹進行分類學(xué)鑒定；通過溶血實驗、明膠酶活性實驗、硝酸鹽還原及脫羧酶實驗、抗菌藥物敏感性實驗、自聚集及疏水性實驗評估菌株的益生特性。比較菌株對不同體積分數(shù)乙醇的利用能力，探索菌株的體外解酒活性。結(jié)果：本實驗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，不會脫羧產(chǎn)胺，自聚集能力達到82.13%，疏水性達到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%，對幾種抗生素藥物較為敏感。37 ℃條件下，在乙醇體積分數(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，乙醇利用率達到100%和63.38%。菌株P(guān)-2全基因測序分析結(jié)果為：全基因組大小3.17 Mb，平均GC相對含量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具有較強的轉(zhuǎn)運代謝能力，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: 153 發(fā)表時間: 2025-06-13

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