摘要:碳水化合物在自然界中广泛存在,主要来源于植物、动物、微生物。碳水化合物一般被分为4类:单糖、双糖、寡糖和多糖。碳水化合物是人体必需的三大营养素之一,最基本的生理功能是为人体的生命活动提供能量。但是,随着近年来全球社会经济的快速发展,人们健康意识逐渐增强。大家对碳水化合物摄入有了新的需求,具备各种功能的碳水化合物成为人们研究的热点。同时,越来越多的功能性碳水化合物被人类发现并应用在食品中。功能性碳水化合物主要分为膳食纤维、抗性淀粉、抗性糊精、活性多糖、功能性低聚糖、糖醇等代糖。功能性碳水化合物具有与人体健康密切相关的多种生理功能,在提供能量、构成机体成分、调节蛋白质代谢、抗生酮、保护肝脏以及调节肠道菌群等方面发挥着重要的作用。阐述了碳水化合物的生理功能及常见功能性碳水化合物的研究进展,并展望了功能性碳水化合物的未来发展趋势。希望可以以此丰富人们对功能性碳水化合物的科学认识,为功能性碳水化合物的深入研究及相关食品开发提供理论参考。

摘要:异麦芽酮糖(又称“帕拉金糖”)是由1分子葡萄糖和1分子果糖以α-1,6糖苷键连接形成的还原型二糖,将异麦芽酮糖氢化还原后可以制得异麦芽酮糖醇(又称“帕拉金糖醇”),是国际上新兴的功能性食用糖醇。异麦芽酮糖醇是1种包含2种立体异构体即α-D-吡喃葡萄糖基-(1,6)-D-山梨醇(GPS)和α-D-吡喃葡萄糖基-(1,1)-D-甘露醇二水合物(GPM)的白色晶状混合物。根据GPS和GPM比例的不同,主要有ISOMALT ST、ISOMALT GS、ISOMALT DC和ISOMALT LM 4种不同的产品。异麦芽酮糖醇是迄今为止唯一完全由蔗糖衍生获得的二元糖醇,其口感近似于蔗糖,甜度约为蔗糖的45%,热值为蔗糖的50%,具有化学性质稳定、不致龋齿、摄取后不会导致血糖和胰岛素水平波动等优点,可以作为蔗糖的健康替代品。对异麦芽酮糖醇的生理功能、工业制造及应用现状进行了梳理,系统介绍了异麦芽酮糖醇的制造工艺路线(生物催化法和加氢还原技术),并重点介绍了异麦芽酮糖醇生物合成过程的关键酶——蔗糖异构酶的结构、催化机理和分子改造等方面的研究进展,以期为相关研究工作的开展和工业化生产提供指导。

摘要:D-塔格糖是一种重要的稀有己酮糖,其甜度是蔗糖的92%,热量只有蔗糖的三分之一；D-塔格糖分别于2001年和2014年被美国食品药品监督管理局和我国卫生和计划生育委员会批准为食品新原料。D-塔格糖具有降低血糖、减少肥胖、改善肠道菌群、抗龋齿、抗氧化等功能。D-塔格糖作为一种理想功能性甜味剂,具有广泛的应用价值,然而塔格糖的生产成本以及产量一直是限制塔格糖发展和应用的重要原因。D-塔格糖的合成方法主要有化学合成法和生物转化法。化学合成法生产D-塔格糖虽然是一种经济有效的方法,但是在生产过程中需要高温高压的条件,并且容易生成山梨糖、甘露糖等杂糖,不利于分离纯化。为了克服这些缺点,生物转化法生产D-塔格糖得到了广泛的关注和研究,因此,系统阐述了以不同底物,如己糖(半乳糖醇、D-半乳糖和D-果糖)、乳糖、多糖(麦芽糊精和淀粉)转化成D-塔格糖的研究进展和优缺点,并对其未来研究趋势进行了展望,以期为D-塔格糖的研发与生产提供借鉴。

摘要:低聚半乳糖是一种重要的益生元,芽孢杆菌(Bacillales sp.)来源的β-半乳糖苷酶具有转半乳糖苷活性,能合成低聚半乳糖。研究了一个新的芽孢杆菌来源的β-半乳糖苷酶的表达、酶学性质及其在合成低聚半乳糖中的应用。从芽孢杆菌中克隆了一个糖苷水解酶35家族的β-半乳糖苷酶基因(BABgal35A),并在大肠杆菌BL21(DE3)中表达。多重序列比对结果表明:BABgal35A与环状芽孢杆菌(Bacillus circulans)来源的β-半乳糖苷酶同源性最高,为79.9%,是一个新型的β-半乳糖苷酶(命名为BABgal35A)。粗酶液经Ni-IDA亲和层析纯化得到电泳级纯酶,蛋白电泳分析表明其分子质量为60kDa左右,最适pH值和温度分别为5.0和55℃,并且该酶在pH 值为4.5~8.0,温度为20~45℃时稳定性好。BABgal35A对oNP-β-galactopyranoside具有较高的催化活性。该酶以乳糖为底物合成低聚半乳糖的产率达34%。研究结果表明,芽孢杆菌35家族β-半乳糖苷酶在低聚半乳糖的制备中具有潜在的应用价值。

摘要:多级孔沸石-咪唑框架-8(zeolitic imidazolate framework-8,ZIF-8)材料相较于传统的ZIF-8材料具有更大的孔径,在固定化酶领域展现了较好的应用前景。目前,利用多级孔ZIF-8材料固定米根霉源脂肪酶(Rhizopus oryzae lipase,ROL)的效果仍不清楚。通过调节ZIF-8材料前驱体的初始物质的量比例,制备得到一种无定形ZIF-8(amorphous zeolitic imidazolate framework-8,aZIF-8)材料,基于ZIF-8和aZIF-8材料, 采用原位自封装法制备得到固定化脂肪酶ROL@ZIF-8和ROL@aZIF-8。 利用红外光谱仪、X-射线衍射仪和扫描电子显微镜等研究了ZIF-8、aZIF-8、ROL@ZIF-8及ROL@aZIF-8的形貌及结构差异,比较了在不同ROL质量浓度条件下制备的ROL@aZIF-8与相同质量浓度ROL的酶活力,考察了ROL和ROL@aZIF-8的酸碱稳定性、温度耐受性、储藏稳定性以及对邻苯二甲酸二丁酯(dibutyl phthalate, DBP)和邻苯二甲酸二异丁酯(diisobutyl phthalate, DIBP)的水解能力。结果表明,aZIF-8材料呈现出包含十字花形、正方形、球形等多种形态的无定形形貌,是一种具有微孔和介孔的多级孔材料。 在ROL的质量浓度为4mg/mL的条件下制备的ROL@aZIF-8 呈现最大酶活力,为5.69U/mg。在相同的ROL质量浓度条件下,aZIF-8材料的疏水性及多级孔特性促使ROL@aZIF-8的酶活力比ROL高。ROL@aZIF-8比ROL具有更好的碱稳定性、温度耐受性、储藏稳定性以及更高的对DBP和DIBP的水解能力。

摘要:牦牛乳具有高蛋白、高脂肪的营养特性以及较好的抗疲劳等功能特性。然而,由于牦牛乳产量较低,且产地分散,其在干酪产品开发等精深加工方面研究较少。采用娄地青霉为次级发酵剂,开发蓝纹牦牛干酪,并对其成熟特性以及风味物质进行分析。研究结果显示,娄地青霉能够在牦牛干酪中迅速生长,促进蛋白质的降解并形成大量的多肽、氨基酸等。牦牛干酪成熟末期游离氨基酸,尤其是鲜味氨基酸含量显著升高(P＜0.05)。利用SPME-GC/MS技术在牦牛干酪中共检测出53种风味物质。正交偏最小二乘分析(OPLS-DA)分析显示,与成熟初期相比,蓝纹牦牛干酪风味物质构成在成熟未期发生显著变化,挥发物总含量显著增加(P＜0.05)。牦牛干酪中酯类风味物质主要以脂肪甲酯类为主,且在成熟后期(25、46d)含量相对稳定；脂肪酸类化合物含量在成熟中期最高,但是在成熟末期显著降低(P＜0.05)；酮类化合物尤其是甲基酮类,在成熟后期含量显著增加(P＜0.05)。2-壬酮、2-庚酮、辛酸甲酯、2-戊酮、癸酸乙酯、癸酸甲酯、己酸、2-辛酮、丁酸等风味化合物是蓝纹牦牛干酪的主要风味物质。研究表明,娄地青霉能够良好地促进牦牛干酪的成熟,且对牦牛干酪的营养特性以及特征风味的形成具有显著影响。研究结果旨在为我国牦牛乳等特色乳品的深加工奠定理论基础,同时为我国特色乳品产业发展提供参考。

摘要:为评价H₂O₂降解对沙棘多糖(sea buckthorn polysaccharides, SBP)结构和性质的影响,采用H₂O₂联合Fe²⁺法降解SBP,研究沙棘降解多糖(sea buckthorn degraded polysaccharides, SBDP)的分子质量、单糖组成、粒径、结构特征和抗氧化能力。结果表明,SBDP分子质量(2.902×10⁴Da) 显著低于SBP(3.016×10⁵Da)。离子色谱分析表明, SBDP和SBP均由相同的单糖(岩藻糖、鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、甘露糖和半乳糖醛酸)以不同的物质的量比组成。红外光谱及核磁共振波谱证实,SBDP和SBP具有相似的结构特征。与SBP相比,SBDP溶解度提高20.72%,具有更好的吸湿性和保湿性,表观黏度(5.0mg·mL-1)更低,具有剪切稀化行为。与SBP相比,SBDP表现出较高的抗氧化活性, DPPH·、ABTS⁺·及羟基自由基清除率分别为89.44%±0.12%、96.09%±0.22%和73.25%±1.16%。 H₂O₂联合Fe²⁺处理显著降低了SBP分子质量,增强了SBP的功能特性和抗氧化活性,研究旨在为拓展SBP在食品领域的应用提供理论参考。

摘要:枯水是影响柑橘果实品质的主要生理性病害,果实发病后风味寡淡,不堪食用。枯水主要类型为汁胞粒化型枯水和汁胞萎缩型枯水,后者研究较少。以汁胞萎缩型枯水的塔罗科血橙为实验材料,运用广泛靶向代谢组学分析汁胞萎缩型枯水的初生代谢物及代谢途径变化,并进一步结合氨基酸含量、关键酶活性及基因表达分析解析枯水时柠檬酸降解机制。研究结果表明:有193种初生代谢物的含量在汁胞枯水时显著变化,其中柠檬酸含量显著下降了53.1%,乙酰辅酶A途径代谢产物丝氨酸、亚油酸及其他脂类物质的含量显著升高；脂代谢基因在枯水时上调表达；编码ATP-柠檬酸裂解酶的基因CsACLs的表达没有变化；谷氨酰胺合成酶活性在枯水时增加了75.3%；γ-氨基丁酸含量没有变化,谷氨酰胺脱羧酶活性没有变化,编码谷氨酰胺脱羧酶的基因CsGADs在枯水时下调表达。研究表明,乙酰辅酶A合成途径是血橙汁胞萎缩型枯水时柠檬酸快速降解的主要机制,结果旨在为明确柑橘枯水机制提供一定的参考。

摘要:为探讨藤椒精油抗解淀粉芽孢杆菌生物被膜的关键活性分子及其胞内作用机理,采用PharmMapper数据库进行靶点预测,结合基因组注释信息对筛选后的靶点进行清洗过滤,预测筛选藤椒精油关键活性组分及抗生物被膜的作用靶点,并应用Cytoscape软件构建藤椒精油活性分子-潜在靶点互作网络,通过String数据库对潜在靶点进行GO与KEGG通路富集分析。应用STITCH数据库获得潜在靶点互作关系,Cytoscape软件进行网络拓扑分析,筛选关键核心靶点。采用CB-DOCK2在线分子对接服务器进行藤椒精油活性分子与核心靶点的分子对接。最后通过离体培养结合结晶紫染色法、细菌运动能力实验验证藤椒精油关键活性分子的抗生物被膜活性。结果表明,通过网络药理学方法共筛选获得了21种藤椒精油活性组分,133个潜在作用靶点,8个核心靶点。GO富集分析共获得17个GO二级条目,包括生物学过程条目6个、分子功能条目8个和细胞组分条目3个。KEGG通路富集分析共获得8条信号通路,涉及次级代谢产物的生物合成、氨基酸的生物合成等通路。分子对接结果表明,藤椒精油关键活性组分中桉叶醇、金合欢醇乙酸酯、反式法尼醇可通过氢键和疏水相互作用等分子间作用力与核心靶点OdhA、CarB、PurF紧密结合并形成稳定构象。离体生物被膜培养验证实验结果表明,0.32~1.28μL/mL的金合欢醇乙酸酯、反式法尼醇对解淀粉芽孢杆菌均有显著的抗生物被膜活性。研究结果旨在为藤椒精油抗细菌生物被膜的胞内分子机理提供新的研究思路。

摘要:辣木籽抗菌肽MOp2、MOp3对金黄色葡萄球菌具有良好的抑菌效果,但是其对生物膜是否产生影响尚未清楚。采用结晶紫半定量法、荧光显微镜观察、酶解实验和分子对接技术等探讨从辣木籽蛋白水解物中分离鉴定到的新型抗菌肽MOp2、MOp3对金黄色葡萄球菌生物膜的影响。结果表明:MOp2、MOp3的最小抑制生物膜质量浓度(MBIC)和最小清除生物膜质量浓度均为4mg/mL和8mg/mL；1×MBIC下MOp2与MOp3对金黄色葡萄球菌生物膜清除率分别为63.28%和67.90%；荧光显微镜发现,MOp2、MOp3处理后的生物膜黏附减少,细菌数量减少；细菌初期黏附率在1×MBIC的MOp2、MOp3处理后分别降低44.19%和50.77%,且表面疏水性降低；酶解实验表明,金黄色葡萄球菌生物膜胞外聚合物中含量最多的为胞外蛋白(质量分数49.01%),其次为胞外多糖和胞外DNA,且MOp2、MOp3会抑制胞外聚合物中这3种成分的分泌合成；分子对接结果显示,MOp2、MOp3均可以与生物膜形成关键蛋白AgrA、CshA、LuxS和SarA结合,这可能对金黄色葡萄球菌群体感应系统造成一定影响,从而抑制生物膜形成。研究旨在为辣木籽抗菌肽在食品工业中的防腐保鲜应用提供理论依据。

摘要:脂肪作为食品的常见成分,会与牛乳过敏原蛋白之间发生相互作用从而影响过敏原蛋白的提取效果和检测准确性。然而,有关高脂肪型复杂食物基质的脱脂方法仍鲜有研究。以含有牛乳过敏原的巧克力模拟高脂肪型复杂基质,分别测定了正己烷、异丙醇、乙酸乙酯和脂肪酶脱脂处理后模拟基质的脱脂率和蛋白损失率,比较了脱脂前后蛋白结构、粒度、脂肪分布和微观结构的变化,同时利用间接ELISA测定脱脂前后从模拟基质中主要牛乳过敏原的含量。结果表明:正己烷的脱脂率最高且蛋白损失率最低,分别为87.87%和6.86%；脱脂会改变蛋白质的空间结构,整体由紧凑变为松散,其中正己烷组和乙酸乙酯组的变化较小。粒径在脱脂后略微降低,但异丙醇处理会使蛋白聚集成较大的颗粒,粒径由297.9nm升高至445.1nm。正己烷和乙酸乙酯脱脂后模拟基质的脂肪分布更为均一且液滴变小,表面形貌由致密光滑的块状变为疏松多孔结构；而异丙醇组和脂肪酶组仍然存在部分结块。间接ELISA结果表明:酪蛋白在乙酸乙酯组中的提取率提升了61.02%；α-乳白蛋白和β-乳球蛋白在正己烷处理后的提取质量浓度最高,分别为0.73mg/mL和1.89mg/mL。正己烷脱脂处理可以明显改善高脂肪复杂基质中过敏原的提取效果,希望研究结果可为实现高脂肪型复杂食物基质中过敏原的准确检测提供参考。

摘要:为了解决益生菌在贮藏和摄食过程中的活性损失,及2种以上益生菌混合使用可能出现的竞争和拮抗等问题,更好地发挥双菌或多菌分步释放、协同增效作用,以青春双歧杆菌FS2-3(B.adolescens FS2-3)为内芯微球,枯草芽孢杆菌SN15-2(B.subtilis SN15-2)为外壳微球,对2种益生菌进行分隔包埋。采用海藻酸钠为壁材,同时添加巯基化羧甲基纤维素钠(CMC-SH)加强益生菌在肠道内的黏附性,利用内源乳化法和挤压法制备益生菌双菌多核微胶囊。将微胶囊的包埋率作为评价指标,通过单因素实验和响应面试验确定益生菌双菌微胶囊制备的优化条件。结果表明,当内芯海藻酸钠质量分数为1.82%,CMC-SH在菌液中的质量分数为0.9%,水相油相体积比为 1.0∶2.9, 外层海藻酸钠质量分数为2.9%时,益生菌双菌微胶囊的包埋率可达72.93%。该工艺条件下的益生菌双菌微胶囊具有良好的耐酸性和肠溶性。在人工肠液中,微胶囊180min时释放率达到86.3%,基本完全崩解,达到了理想效果。研究旨在为混合益生菌微生态制剂普遍存在的活性保持与协同作用技术开发提供参考。

摘要:胡麻油富含α-亚麻酸,价格是其他食用油的3~20倍,极易被掺假和冒充,因此,基于脂肪酸(fatty acids,FAs) 指纹建立了胡麻油真实性判别模型。采集胡麻油、菜籽油、葵花籽油、大豆油、花生油、玉米油、芝麻油、调和油8种食用油及餐厨垃圾油和地沟油2种废弃油,利用气相色谱法测定油脂中的12种FAs,进行主成分分析(principal component analysis,PCA),观察10种油脂以FAs聚类的特征,用正交偏最小二乘判别分析(orthogonal partial least squares discriminant analysis,OPLS-DA)评价以FAs指纹鉴别胡麻油物种、冷热榨工艺及品级真实性的可行性,并建立胡麻油中菜籽油掺假量的偏最小二乘回归(partial least squares,PLS)定量预测模型。胡麻油与其他油脂FAs指纹极其不同,C18∶3ω3质量比为(50.14±9.68)g/100g,显著高于其他油脂；而C18∶1ω9和 C18∶2ω6质量比分别为(16.62±5.02)、(14.62±4.64)g/100g,显著低于其他油脂。PCA和OPLS-DA均可对胡麻油物种、加工方法和品级进行区分,OPLS-DA的鉴别效果更好。PCA和OPLS-DA显示,胡麻油与菜籽油、大豆油聚类最靠近。OPLS-DA对胡麻油物种判别准确率为100.0%,冷热榨判别准确率96.7%,品级判别准确率90.0%。胡麻油物种、加工方法和品级鉴别的关键FAs为C18∶3ω3、C18∶1ω9和C18∶2ω6。胡麻油5种关键FAs与菜籽油掺假量相关性分析显示,C18:3ω3含量与菜籽油掺假量呈极显著负相关,C18∶1ω9和C18∶2ω6含量与菜籽油掺假量呈极显著正相关。胡麻油掺菜籽油样品的PLS定量模型相关系数R²为0.986,校正均方差RMSEE为4.2635,交叉验证均方差RMSEcv为4.2648,掺假量预测误差不超过10%。结果表明:基于FAs指纹建立胡麻油真实性判别模型较为可行,该模型有继续优化的空间。

摘要:为了筛选适合加工鲜湿方便米饭的粳米品种,并建立一种简单易行的原料适宜性评价方法,选用东北地区30种粳米为原料,制作鲜湿方便米饭。通过描述性分析及相关性分析探究大米外观品质、基本组分、糊化特性和蒸煮特性对鲜湿方便米饭食用品质的影响。结果表明,不同粳米的22个评价指标存在差异,其中变量系数超过10%的指标有6个,由大到小依次为碘蓝值、米汤干物质质量分数、崩解值、谷值黏度、长宽比、黄蓝值,说明这6个指标更具有代表性。相关性分析表明,长宽比与胶黏性、咀嚼性、内聚性呈显著正相关(P<0.05),崩解值与内聚性、胶黏性、咀嚼性呈显著负相关(P<0.05)。碘蓝值和米汤干物质均与弹性、黏附性呈极显著正相关(P<0.01)。基于因子分析计算鲜湿方便米饭综合得分,再结合逐步回归分析得出鲜湿方便米饭原料筛选模型,该模型核心评价指标是碘蓝值和崩解值。通过模型预测的鲜湿方便米饭品质得分与感官评分结果的拟合度R²值达0.7064,表明该模型比较准确,可用来判断不同品种粳米制作鲜湿方便米饭的适宜性。通过聚类分析确定了11种粳米适合加工鲜湿方便米饭。研究旨在为鲜湿方便米饭生产原料的选择提供理论依据。

摘要:为解决光谱检测技术中的模型维护成本高、扩展性不足和光谱资源共享性较差等问题,改善专用便携式光谱仪检测分析对象的局限性,将光谱数据采集和分析功能进行解耦,使用Android开发工具和Java语言,开发了以便携式光谱仪、手机终端和云服务器构成的光谱实时在线检测系统,基于云计算服务完成云端光谱模型的建立与分析。以小麦粉面筋定量分析为例,采用多元散射校正、竞争性自适应重加权采样法、偏最小二乘回归算法建立小麦粉面筋定量分析模型,测试25个小麦粉样本并返回分析结果,验证系统可靠性。结果表明,25个小麦粉样本面筋含量误差范围在0~0.7%,分析结果消耗时间平均为7.09s,误差范围和分析结果耗时均在可接受范围内,验证了基于云计算服务实现光谱实时在线检测分析是可行的。通过部署不同食品主要成分的定量分析模型至云端,系统可实现多种食品品质的实时在线检测分析,希望为多场景下食品品质快速无损检测提供技术参考。