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    2021,40(1):1-11, DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2021.01.001
    [摘要] (105) [HTML] (0) [PDF 3.90 M] (161)
    摘要:
    在过去的几个世纪,发酵工程经历了以生产食品等生活资料为主的自然发酵过程,转变为以生产生活资料和工业基础资料并重的代谢控制发酵过程。在此过程中,发酵工程经历了天然发酵阶段、纯种发酵阶段、深层发酵阶段等,在菌种选育、过程控制、分离技术等方面有了长足发展。近30年来,生物技术的迅速发展,为新时代发酵工程的发展提供了重要的基础,使得科学家和工程技术人员可以利用发酵工程实现更多的目标,实现对其他行业的支撑作用,如医药行业、食品工业、农业和畜牧业、能源与材料、纺织、造纸与皮革工业、日化行业、环境生态等。进入21世纪,人类的可持续发展与生态环境、资源能源等矛盾日益突出,如何发挥发酵工程的关键作用,也是发酵工程研究人员的一个主要任务。系统生物学、合成生物学、生物信息技术、先进材料科学的发展,也给发酵工程带来了很多革命性的提升。采用先进的生物技术,可以实现好氧发酵转厌氧发酵、发酵食品微生物群落的人工合成、构建自养型微生物发酵工厂、人工合成酶等一系列前所未有的转变,发酵工程可以更好完成未来更为艰巨的挑战。
    2021,40(1):12-19, DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2021.01.002
    摘要:
    牛乳过敏是一类严重的公共营养卫生问题。为了减少牛乳过敏症的发生率,寻求有效的预防和治疗方法,作者从乳酸菌产蛋白酶水解破坏牛乳过敏原表位和乳酸菌发酵调节免疫系统平衡两方面来阐述乳酸菌的抗过敏机制,并介绍了乳酸菌在预防和治疗过敏性疾病中的潜能及应用前景。
    2021,40(1):20-27, DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2021.01.003
    摘要:
    L-阿拉伯糖是植物中特有的五碳醛糖,具有良好的理化性质和健康功能,可广泛应用于食品、化工、医药等各个领域。L-阿拉伯糖具有抑制蔗糖吸收、改善胰岛素抵抗、降低血清甘油三酯、减少脂肪生成和改善肠道环境等方面的生理活性。作者综述了近年来L-阿拉伯糖生理活性的研究进展及作用机制,为L-阿拉伯糖进一步开发利用提供依据。
    2021,40(1):28-35, DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2021.01.004
    摘要:
    蜂粮是植物花粉、蜂蜜和蜜蜂唾液的发酵混合物,是营养丰富的天然食材。作者从蜂粮中分离到61株乳酸杆菌,经16S rRNA基因测序,鉴定为Lactobacillus kunkeei。首先,用邻苯二甲醛法对61株L. kunkeei进行胆固醇去除能力检测,其中5株菌胆固醇去除能力均大于15%,菌株B35对胆固醇的去除率达到(29.07±1.30)%。随后,对这5株L. kunkee进行酸耐受性、胆盐耐受性、抗生素耐药性及抑菌等益生特性进行研究。耐酸实验和耐胆盐实验结果表明,5株L. kunkeei均具有良好的耐酸性和胆盐耐受性。药敏试验结果表明,5株L. kunkeei对4种临床常用抗生素(红霉素、克林霉素、庆大霉素、万古霉素)均敏感。通过琼脂扩散法抑菌实验,发现5株L. kunkeei对大肠埃希氏菌、金黄色葡萄球菌均有一定的抑菌作用。B35菌株的细胞黏附性能良好,对Caco-2细胞的黏附率达到3.32%。从蜂粮中分离到5株具有良好益生特性的菌株,其中菌株B35的益生特性最佳,为益生菌的开发与利用提供了新的菌种资源。
    2021,40(1):36-42, DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2021.01.005
    摘要:
    Lactobacillus panis是酱香型白酒酿造过程中主要产乳酸微生物。然而,不同环境因子对L. panis乳酸合成及乳酸合成途径关键基因的表达尚未有相关研究。作者分析了温度、乳酸、乙醇及葡萄糖4种不同的发酵过程相关的典型环境因子对L. panis乳酸产量的影响。结果表明,不同环境条件能够显著调节L. panis的生长和乳酸产量,且乳酸和乙醇是酿造过程中其乳酸合成的关键影响因素。当添加10.0 g/L乳酸后,L. panis的乳酸产量最高,达到12.3 g/L;当添加体积分数4.0%乙醇后,L. panis的乳酸产量最低,仅为7.2 g/L。使用实时荧光定量PCR方法对不同条件下L. panis乳酸合成相关基因的表达进行分析,结果表明添加乳酸能够显著上调包括编码L-乳酸脱氢酶和D-乳酸脱氢酶的ldhLldhD在内的乳酸合成基因的表达。然而,添加乙醇会导致L. panis乳酸合成相关基因的整体显著下调。分析调控乳酸合成的关键环境因素,对于白酒酿造过程中乳酸和酿造微生物群落调控及白酒质量控制具有重要意义。
    2021,40(1):43-50, DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2021.01.006
    摘要:
    利用多角度激光光散射检测器(GPC-MALLS)研究了褐藻胶裂解酶(alginate lyase)和纤维素酶(Cellulase)一步法和分步法降解方式下褐藻胶产物相对分子质量参数的变化,分析并确定了链剪切模型及低相对分子质量褐藻胶降解条件。结果表明Cellulase无法单独作用于褐藻胶。alginate lyase表现为多次剪切模型和中央剪切模型,alginate lyase分步降解法(iA)提高了酶利用率。alginate lyase降解条件:一步法反应控制在2 h内,分步法控制在5 h内,酶添加量为2.56~10.24 U/mg。分步法中进一步探究了alginate lyase和Cellulase的协同作用,加酶间隔时间为0 min(iACS),30 min(iACM),60 min(iACE)。结果表明:alginate lyase主要作用于Mw≥1×105的相对分子质量组分,Cellulase主要作用于1×104~1×105的相对分子质量组分。iACE法中产物PDI保持稳定且无限趋近于2,呈现出随机剪切模型。iACS和iACM法中使产物相对分子质量组分增加,PDI值上升至5.14和7.02。
    2021,40(1):51-57, DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2021.01.007
    摘要:
    为改善杀菌粽的口感,开发出一款品质接近新鲜粽的发芽糙米保鲜粽。在确定发芽糙米适宜添加量的基础上,探究了双氧水喷淋、双氧水喷淋协同脱氧包和双氧水协同乙醇缓释片3种处理工艺对粽子保鲜和感官性质的影响。结果表明:发芽糙米添加量为质量分数51%,粽体颜色适中,结构相对紧致、完整;该糙米添加量下,3种保鲜处理方式均降低粽体菌落总数至10 CFU/g以下,能有效抑制微生物生长,且对粽子的质构特性影响较小。双氧水体积分数为3%时,粽子气味良好且粽叶颜色适中,感官品质较好。因此,优选体积分数3%双氧水对发芽糙米粽进行保鲜处理。在此保鲜工艺条件下,发芽糙米粽在25 ℃下储藏15 d后,酸价≤3.0 mg/g,过氧化物质量分数≤0.15%,均符合标准;γ-氨基丁酸质量分数在储藏过程中基本保持不变。
    2021,40(1):58-64, DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2021.01.008
    摘要:
    为优化蔬菜丸子的定型工艺,以毛豆仁和胡萝卜为主要原料,添加大豆分离蛋白和马铃薯淀粉制作调理蔬菜丸子。采用单因素实验优化单独蒸制加热、微波加热和红外加热定型的工艺条件;进一步以丸子的硬度、弹性、凝胶强度、电子舌和感官评分为指标,比较4种定型方式(蒸制、微波、红外和蒸制联合微波)对蔬菜丸子在不同水煮时间下的质构及滋味的影响。SPSS分析结果表明,水煮时间对蔬菜丸子的质构和滋味品质影响显著(P<0.05)。与单一加热方式相比较,蒸制联合微波加热(蒸制10 min联合微波280 W加热40 s)有利于蔬菜丸子质构和滋味特性的保留,水煮2 h,丸子的硬度保留率达66.6%,弹性值在0.9以上,凝胶强度保留率达70.8%,咸鲜味保留率达89.0%,是理想的加工方式。
    2021,40(1):65-74, DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2021.01.009
    摘要:
    基因编码工具(例如CRISPR/Cas9)的出现使敲除哺乳动物细胞基因成为现实。然而,实现细胞的多基因敲除成功率低且所需时间长。细胞融合技术是构建杂合细胞的常用方法,通过融合两种不同表型的细胞,构建出一种具有杂合表型的新型细胞。但是,由于基因的互补作用,通过基因敲除而获得的性状在细胞融合后成为隐性性状,融合细胞不能表现该性状。本研究的目的是设计一种通过细胞融合技术和CRISPR/Cas9技术获得基因双敲除细胞的方法。由于现阶段没有关于HEK 293细胞株细胞融合的参考数据,所以首先在HEK 293野生型细胞株中分别敲除GPI生物合成必需的PIGAPIGK,获得PIGA-KO细胞株和PIGK-KO细胞株,并以这两个细胞株作为模型进行条件优化。经过反应条件优化,HEK 293细胞的融合效率显著提高,且实现了FUT8敲除细胞株和ST6GAL1敲除细胞株的快速融合;其次是将细胞融合技术与CRISPR/Cas9技术结合从而实现多种糖基因的快速敲除。将分别含有FUT8ST6GAL1目标导向RNAs且都能稳定表达Cas9蛋白的两个细胞株进行融合,即可获得FUT8ST6GAL1基因都被敲除的双敲细胞株。实验结果表明,将细胞融合技术和CRISPR/Cas9技术结合可简便而快速地获得基因双敲除细胞株。
    2021,40(1):75-81, DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2021.01.010
    摘要:
    以鸡肺为原料,通过超声辅助酶法提取明胶,采用紫外光谱法、差示扫描量热法、圆二色谱、聚丙烯酰胺凝胶电泳法、激光粒度分布法、扫描电镜等分析超声辅助酶提鸡肺明胶的结构,并研究其乳化性质,探究该法在鸡肺明胶中的应用效果。研究结果表明,与常规热水提取法相比:超声辅助酶提法的明胶得率为30.08%(鸡肺除杂后干重状态原料),是前者提取的3.43倍,提取效率也提高了2.15倍,热变性温度为90.22 ℃,略低于前者;两种明胶均存在胶原的特征负吸收峰,出现在229 nm处,其中超声辅助酶提明胶的无规则卷曲程度低于常规热水提取明胶。平均粒径为396 nm,颗粒减小了13.7%,多数分布在相对分子质量45 000~95 000之间,已基本降解为小分子亚基,表面微观结构有明显的破碎;进一步分析发现,两种明胶样品的乳化性无明显差异。因此,超声辅助酶提法可显著提高明胶提取率,有效缩短了生产周期,鸡肺明胶还可作为乳化剂用于食品工业中,该方法制备的鸡肺明胶在食品领域具有潜在的应用前景,可进一步提高肉鸡副产物的附加值。
    2021,40(1):82-90, DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2021.01.011
    摘要:
    为了研究固体碱催化剂对大豆多糖(SSPS)脱酯效果的影响,以商业高甲氧基大豆多糖(SSPS)为原料,利用固体碱MgO为催化剂,制备低酯化度的SSPS。研究反应温度、时间和催化剂投料质量比对SSPS脱酯效果的影响。脱酯效果通过产物相对分子质量、酯化度(DE)以及产物单糖组成等指标检验。结果显示,随着反应温度升高,产物SSPS的相对分子质量不断降低,酯化度不断降低,多分散性(PDI)逐渐增加;催化剂投料质量比从1∶100增加到1∶5,酯化度显著下降,但产物SSPS的相对分子质量和多分散性变化相对比较小,而进一步增加催化剂的投料质量比,所有指标均变化很小;反应时间的延长,产物SSPS的甲酯化度不断下降,多分散性也不断增加,且越到反应后期,酯化度下降越慢。单糖组成结果表明,固体碱MgO催化SSPS脱甲酯过程,侧链上中性糖被脱除最快,主链断裂和脱酯几乎是同步的,但聚阿拉伯糖和聚半乳糖侧链本身降解要比主链降解缓慢。与碱法脱酯工艺相比,在达到相似的酯化度前提下,MgO固体碱催化脱酯工艺产物具有更高的相对分子质量、更低的多分散性以及更好的产物颜色。上述结果说明MgO脱酯工艺在未来SSPS脱酯实际生产中可能有着良好应用前景。
    2021,40(1):91-99, DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2021.01.012
    摘要:
    芽孢杆菌是好氧堆肥微生物菌剂的重要组成部分,为降低菌剂生产成本、改善其品质及应用效果,对芽孢杆菌产芽孢工艺进行研究。首先,在摇瓶上进行枯草芽孢杆菌GX2的培养基及培养条件优化,在此基础上,在3 L发酵罐中进行分批补料优化研究,进一步提高细胞浓度,最后,通过单因素及正交试验研究,在3 L发酵罐中对产芽孢工艺进行了优化。结果表明,当pH为6.8、温度为50 ℃和搅拌转速为150 r/min时,发酵液中的活菌数达1.57×1010 CFU/mL,芽孢数达1.32×1010 CFU/mL,芽孢率为84.1%。堆肥用枯草芽孢杆菌GX2的发酵及产芽孢工艺优化可有效提高发酵液中的活菌数及芽孢率,降低菌剂的发酵及生产成本,为后续工业化生产及应用奠定基础。
    2021,40(1):100-111, DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2021.01.013
    摘要:
    武夷肉桂是以福建省级茶树良种肉桂(Camellia sinensis cv. Rougui)鲜叶为原料制成的乌龙茶,具有"岩骨花香"的品质特征,深受消费者青睐。除茶树鲜叶外,武夷肉桂的品质形成很大程度上取决于加工工艺,但生产加工过程中以绿叶挥发物(Green Leaf Volatiles,GLVs)和果酯类为代表的脂肪族类香气成分代谢机理的研究,尚未见报道。以武夷肉桂的鲜叶、晒青叶及做青过程叶为试材,采用顶空固相微萃取法(Headspace Solid-Phase Microextraction,HS-SPEM)结合气相色谱与高通量飞行时间质谱联用技术(Gas Chromatography-Time-of-Flight Mass Spectrometry,GC-TOF-MS)对加工过程样中的脂肪族类香气成分检测发现:脂肪族醛类在做青过程中显著降低,而大量的脂肪族醇类和酯类显著积累,其中叶醇酯类和己烯醇、酯类分别对静置失水和机械损伤存在响应;利用紫外/可见分光光度法检测加工过程样中LOX-HPL途径中关键酶活力,结果表明,脂肪氧合酶(Lipoxygenase,LOX)、乙醇脱氢酶(Alcohol dehydrogenase,ADH)及乙醇酰基转移酶(Alcohol acyltransferases,AAT)的活力分别在第三次摇青叶(3T)、第四次摇青后叶(4T)及第五次摇青后叶(5T)中达到最大值;实时荧光定量聚合酶链式反应(Quantitative Real-Time Polymerase Chain Reaction,qRT-PCR)结果表明,CsLOX2、CsLOX5基因主要在做青初始阶段(2T、3T)相对表达量较高,而随着工艺过程的推进,CsADH2-1、CsAAT基因在做青后期(4T、5T)开始上调表达;通过Pearson系数评估武夷肉桂加工过程中的脂肪族类香气、酶活力和基因表达量间的相关性,发现正己醇、戊酸叶醇酯、己酸己酯、丁酸甲基叶醇酯、柳酸叶醇酯等大量具有天然花果香的脂肪族醇类和酯类与CsADH2-1基因具有显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)的正相关,CsAAT基因与CsLOX2、CsLOX5基因在加工过程中具有相似的表达模式(r=0.762,r=0.732)。LOX-HPL途径关键基因的共表达,驱动了脂肪族类香气在加工过程中的协同积累,是武夷肉桂馥郁香气形成的重要基础。
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    摘要:
    为了提高大豆分离蛋白的凝胶性,本文通过在大豆分离蛋白中添加卵白蛋白测定复合凝胶的分子相互作用,研究其结构与性质。研究结果表明,与SPI溶液相比,OVA-SPI复合溶液的游离巯基含量增加;与其凝胶相比,复合凝胶的分子间二硫键增加,α-螺旋增加,β-折叠增多,表面疏水性降低;蛋白质相互作用与二级结构的改变使复合凝胶表面孔径减小,形成光滑致密的凝胶,显著提高了凝胶的硬度、弹性和保水性。表明卵白蛋白和大豆分离蛋白复合能够改善凝胶的质构。

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