群体感应在合成微生物群落构建中的研究进展

微生物生物合成正成为化学品绿色制造的核心技术。传统的单菌株发酵过程虽然被广泛应用,但引入复杂的生物合成路径会对细胞造成显著的代谢压力,并可能引起不同生物合成途径间的相互干扰。相比之下,在自然环境中,微生物多以群落的形式存在,并在环境修复、生物降解和物质合成等关键领域发挥着重要作用。受此启发,研究者研究开发出了合成微生物群落,通过模拟自然的共生环境,将具备不同功能的菌株整合在一起,共同完成复杂的生物合成任务。合成生物学的发展进一步促进了多种异源生物合成途径的集成,使得这些群落能够为不同的催化反应提供适宜的细胞内环境,有效减轻了单一菌株的代谢负担。然而,合成微生物群落的长期稳定性仍是工业发酵的一个重要挑战。群落内的竞争性相互作用可能会破坏群落的平衡,进而影响目标产物的合成效率。通过引入基于群体感应(quorum sensing,QS)的调控机制,可以有效地通过种间通信调节群落的代谢活动和结构,增强群落的稳定性,并提高目标产物的合成效率。本文详细介绍利用QS机制调控合成微生物群落的代谢和稳定性的设计原则、构建方法及其应用,同时探讨设计复杂、稳定、可控的共培养体系在高效生产化学品方面的应用前景和面临的挑战,并展望利用计算机模拟工具预测和控制合成微生物群落动态变化的技术动向。深入理解并应用QS机制,有望进一步提升合成微生物群落的性能,推动微生物合成技术的发展。

点浆条件对酸浆豆腐品质的影响

为探究点浆时豆乳温度、点浆后蹲脑温度和蹲脑时间对酸浆豆腐品质的影响,提高酸浆豆腐品质,本研究利用质构分析、SDS-PAGE和低场核磁等技术分析了豆腐品质、豆乳中蛋白凝固过程、大豆蛋白各亚基含量和水分分布的变化规律。结果表明,点浆时豆乳温度对豆乳沉淀中蛋白和大豆蛋白各亚基含量无显著影响,但对豆腐品质和水分分布有较大影响。当点浆时豆乳温度为75℃时,豆腐的硬度最小,而其弹性、得率、含水量、保水性、感官得分和T 21弛豫时间最大。蹲脑温度和蹲脑时间对豆腐品质、豆乳沉淀中蛋白含量和大豆蛋白各亚基含量影响显著,当蹲脑温度75℃和蹲脑时间20 min时,豆腐硬度最小为15.80 N,而弹性、得率、含水量、保水性和T 21弛豫时间最佳,分别为5.15 mm、241.3%、76.36%、65.68%、43.29 ms,且豆腐品质豆乳沉淀中蛋白含量最佳。当点浆时豆乳温度为75℃、蹲脑温度为75℃和蹲脑时间20 min时,豆腐品质和感官得分最优。

不同凝固剂对豆腐品质特性及风味成分的影响

为探究不同凝固剂对豆腐品质特性和风味成分的影响,利用质构分析、扫描电镜分析和固相微萃取-气相色谱-质谱联用(SPME-GC-MS)等技术以及聚类分析和主成分分析等分析方法研究了MgCl_(2)、CaSO_(4)、乳酸、醋酸、葡萄糖酸内酯(GDL)和酸浆对豆腐得率、质构、色差、微观结构以及挥发性物质组成的影响。结果表明:酸浆豆腐和GDL豆腐含水量和得率显著高于其他凝固剂豆腐(P<0.05);醋酸豆腐的硬度(244.04 mN)和咀嚼性(176.34 mJ)最大,而L值(82.77)最低;CaSO_(4)豆腐和GDL豆腐具有致密的网状结构,醋酸豆腐表面粗糙,具有孔隙。从豆乳和不同种凝固剂豆腐中共检测出醇类、醛类、酮类、酯类、酸类、酚类等100种挥发性风味物质,且豆乳中挥发性物质总量显著高于不同凝固剂豆腐的挥发性物质总量(P<0.05)。酸浆豆腐挥发性物质种类最多,但致“豆腥味”挥发性物质含量最低。聚类分析表明乳酸豆腐、醋酸豆腐和MgCl_(2)豆腐的挥发性风味特征相似度高,CaSO_(4)豆腐和GDL豆腐的挥发性风味特征相似度高。主成分分析表明对豆腐风味贡献较大的挥发性物质有2,4-壬二烯醛、(E)-2-辛烯醛、1-己醇、(E)-2-癸烯醛和(E,E)-2,4-癸二烯醛。感官评价表明CaSO_(4)豆腐和酸浆豆腐优于其他凝固剂豆腐。综上,不同凝固剂对豆腐得率、质构、色差、微观结构、风味物质和感官评价影响显著,其中CaSO_(4)豆腐和酸浆豆腐与其他凝固剂豆腐相比,拥有更佳的质地、风味和更高的消费吸引力。

红茶菌发酵对黑莓汁理化性质的影响

为改善黑莓汁风味和口感,了解黑莓汁在发酵过程中的理化性质变化,研究了在不同发酵温度和发酵时间下,发酵黑莓汁中微生物数量、pH、色差以及多糖、蔗糖、葡萄糖、果糖、有机酸和花色苷含量变化。结果表明:醋酸菌、酵母菌和乳酸菌能在黑莓汁中大量生长,发酵温度为28℃更有助于黑莓汁中醋酸菌的生长,发酵温度为37℃更有助于乳酸菌的生长;红茶菌发酵能降低黑莓汁pH以及草酸、L苹果酸含量,使颜色参数L^(*)、a^(*)和b^(*)值及多糖、乳酸和乙酸含量增加;当发酵温度为28℃时,红茶菌发酵黑莓汁中的蔗糖、葡萄糖和果糖含量逐渐降低,蔗糖和果糖分别在发酵的第8天和第12天耗尽;在28℃时发酵黑莓汁中的乙酸含量更高,在37℃时发酵黑莓汁中乳酸含量更高;此外,与在37℃时发酵黑莓汁相比,在28℃时红茶菌发酵能有效缓解黑莓汁中花色苷的降解。本研究为开发一种新型黑莓汁饮料提供了一定的理论依据。

不同凝固剂对大豆分离蛋白分子间作用力及蛋白质二级结构的影响

为探究盐类凝固剂和酸类凝固剂在诱导大豆蛋白凝固过程中对分子间作用力和蛋白质二级结构的影响,本文以大豆分离蛋白(SPI)为研究对象,分析了不同凝固剂对大豆蛋白凝固过程中pH、表面疏水作用力、游离巯基(SH)、Zeta电位、α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲的变化规律。结果表明:盐类凝固剂和酸类凝固剂均能降低SPI溶液的pH,其终点pH分别为6.08~6.14和5.25~5.58。与仅热处理的SPI溶液相比,加入凝固剂会导致SPI溶液中蛋白质表面疏水作用力和游离SH含量的增加,Zeta电位降低。在加入凝固剂后的0~45 min内,SPI的表面疏水作用力呈现先增加后降低的趋势,游离SH含量逐渐降低;酸浆处理的SPI溶液Zeta电位显著高于其他凝固剂(P<0.05),为9.19~9.90 mV。此外,盐类凝固剂会导致SPI的α-螺旋和β-转角转变为β-折叠,酸类凝固剂则会破坏SPI中β-折叠。特别地,添加酸浆的SPI的α-螺旋比例介于乳酸和盐类凝固剂之间,而β-转角比例介于乳酸和醋酸之间。

富硒蛹虫草中有机硒的分析

建立高分辨-连续光源石墨炉原子吸收光谱法(high resolution-continuum source graphite furnace atomic absorption spectrophotometry,HR-CS GFAAS)测定富硒蛹虫草中有机硒的方法。参照DBS42/002-2014《湖北省食品安全地方标准富有机硒食品硒含量要求》制备富硒蛹虫草总硒测定试样,参照GB 1903.21-2016《食品安全国家标准食品营养强化剂富硒酵母》制备富硒蛹虫草无机硒测定试样,再使用HR-CS GFAAS测定富硒蛹虫草总硒和无机硒。试验以Pd(NO_3)_2(1 g/L)和Mg(NO_3)_2(0.5 g/L)混合溶液为基体改进剂,通过试验优化出基体改进剂最佳添加体积为5μL,最佳灰化温度为1 100℃,最佳原子化温度为2 200℃。测定结果表明,富硒蛹虫草总硒含量为1.407 mg/g,无机硒含量为0.083 mg/g,计算出有机硒含量为1.324 mg/g,所占百分比为94.1%,这说明富硒蛹虫草含有丰富的有机硒,是补硒良品。总硒和无机硒的加标回收率分别为95.7%和94.0%,相对标准偏差<4.5%。该方法快速、准确、稳定,具有较高的实用价值,为分析食品中微量元素含量及其形态提供科学依据。

乳酸菌发酵黑莓汁增加胞外多糖工艺初探

为增加黑莓汁中乳酸菌胞外多糖含量,利用产胞外多糖乳酸菌MB2-1和JX5发酵黑莓汁,并测定发酵过程中黑莓汁的pH值、黏度及多糖含量随时间的变化情况,以确定用于发酵黑莓汁的乳酸菌种类和碳源。结果表明,添加葡萄糖作为碳源时,乳酸菌MB2-1和JX5发酵在32 h时胞外多糖产量最高,分别为2.75 g/L和3.06 g/L,说明将乳酸菌JX5作为发酵菌株,葡萄糖作为碳源添加到黑莓汁中进行发酵,可增加黑莓汁中乳酸菌胞外多糖含量。

石墨炉原子吸收光谱法测定发酵香肠中的镉

建立干法灰化-石墨炉原子吸收光谱法测定发酵香肠中镉(Cd)的方法。研究基体改进剂的种类和添加体积、样品前处理方法、灰化温度和原子化温度对Cd吸光度的影响。通过单因素试验,选择10g/L NH4H2PO4作为测定Cd的基体改进剂;再通过正交试验确定了最佳测定条件:前处理方法为干法灰化,基体改进剂添加体积为5μL,灰化温度为800℃,原子化温度为1500℃;在此条件下,测定发酵香肠中Cd的含量为18.24μg/kg,低于国家标准,加标平均回收率为97.3%,且RSD≤3.67%。该方法操作简单、结果准确、空白值小,具有较高的实用价值。

蓝莓酶解工艺优化研究

为提高蓝莓出汁率和果汁中花色苷含量,以酶的种类、酶解时间、酶解温度和酶的添加量为对象,研究其对蓝莓出汁率和花色苷含量的影响。通过单因素试验研究蓝莓出汁率和花色苷含量对各因素的依赖关系,并采用响应曲面法进行优化,结果表明,提高蓝莓出汁率和花色苷含量的最佳工艺为酶解时间3 h,酶解温度54.5℃,酶的添加量4.8‰,在此条件下蓝莓出汁率和花色苷含量分别为70.95%和44.94 mg/L。

植物乳杆菌D1501发酵黄浆水的抑菌活性及其中细菌素的分离与鉴定

将植物乳杆菌D1501(Lactobacillus plantarum D1501)接种于黄浆水中,37℃静置培养24 h后制成酸浆。抑菌活性测定表明,该方法制备的酸浆对供试的革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌具有明显的抗菌活性,对假丝酵母有弱的抑菌活性,但对酿酒酵母和2株霉菌没有抑制作用。经中和及酶解实验推测酸浆中的抑菌物质为细菌素。将经过30、10、3 kDa超滤分离得到的无细胞超滤液旋蒸浓缩定容后,采用RESOURCE-Q阴离子交换柱和300SB-C18反相层析柱依次纯化,得到色谱纯度细菌素物质,命名为Lp100。该细菌素经液相色谱-串联质谱法分析,确定分子质量约为1434.90 Da,氨基酸序列为MCCKVLLLLSRR。最终细菌素比活力为7247.00 IU/mg,纯化倍数为79.94倍,回收率为1%。

发酵剂种类对羊肉香肠理化性质的影响

选择植物乳杆菌、蛋白酶和脂肪酶中部分或全部组成的发酵剂添加到羊肉香肠中,相同工艺下制作出4种发酵羊肉香肠和未添加发酵剂的羊肉香肠,测定发酵剂种类对羊肉香肠理化性质的影响。结果表明,添加发酵剂的羊肉香肠pH变化趋势一致,其中添加植物乳杆菌、脂肪酶和蛋白酶的羊肉香肠在香肠生产和储藏阶段都处于较低水平;是否添加发酵剂或添加不同发酵剂对发酵羊肉香肠的水分含量影响不大;发酵剂种类对羊肉香肠的色泽综合值无显著影响;添加植物乳杆菌、风味蛋白酶和脂肪酶的羊肉香肠的TBA值要优于其他羊肉香肠,发酵剂种类对羊肉香肠的氧化程度影响显著。

高功率脉冲微波协同大豆异黄酮对牛初乳灭菌效果的研究

为降低牛初乳中的微生物数量,同时减少灭菌处理对牛初乳中的免疫球蛋白G(IgG)的影响,通过高功率脉冲微波(HPPM)协同大豆异黄酮(SI)对牛初乳进行处理,分析其对牛初乳中的微生物数量和IgG的影响。结果表明:随着HPPM处理时间的延长和SI添加量的增加,牛初乳中的微生物数量显著降低,且HPPM处理协同添加SI可增强对牛初乳的灭菌作用;在HPPM杀菌时间为6 min与SI添加量为0.4%的条件下,牛初乳中微生物数量由5.04 log CFU/mL降至2.01 log CFU/mL,IgG的保留率为91.6%;与仅用HPPM处理的牛初乳相比,添加大豆异黄酮的牛初乳中残留微生物的生长延滞期显著延长,最大比生长速率和最大菌落数均显著降低。研究证明HPPM结合SI可有效减少牛初乳中微生物数量,并抑制牛初乳中微生物的生长。