一株除臭固氮菌的筛选、鉴定及发酵条件优化

为提高食品加工原料质量、降低环境污染,从自然界分离筛选出一株能有效减少鸡粪臭味及氮素流失的菌株JFN-1。通过形态学特征、生理生化试验和16S rDNA序列分析鉴定,JFN-1为假肠杆菌(Empedobacter falseni)。通过液态发酵得出:JFN-1菌株在硝酸还原酶和亚硝酸还原酶作用下,可以提高硝态氮、减少铵态氮含量以及减少氮类物质分解为氨气,从而减少氮素损失。通过单因素和正交优化试验,得到JFN-1菌株增殖培养基组成为可溶性淀粉8 g/L、牛肉膏20 g/L、硫酸镁4 g/L、氯化钠5 g/L,30℃培养20 h发酵液OD600可达到3.14,相比未优化培养基提高12.91倍,总氮含量提高2.14倍。通过固态发酵条件优化,得到JFN-1菌株固定氮素含量最多的固态发酵基质为菌糠15 g、麸皮15 g、豆粕1 g、糠醛渣2 g、硫酸铵0.165 g,在此条件下,总氮量提高196.42%。

部分水解瓜尔胶的酶法制备及其对面包烘焙特性的影响

为研究部分水解瓜尔胶(partially hydrolyzed guar gum,PHGG)对面包烘焙特性的影响,以瓜尔胶(guar gum,GG)为原料,采用酶解法制备PHGG。在比较PHGG和GG基本组成差异的基础上,采用质构仪、低场核磁共振仪、差示扫描量热仪和九分嗜好评分法研究PHGG添加量对面包烘焙品质及储藏特性的影响。基本组成分析结果表明,与GG相比,PHGG的黏度和分子质量显著下降,分别为(118.80±0.62)mPa·s、8.1 kDa。烘焙品质分析结果表明,添加PHGG对面包比容无显著影响,但可显著降低面包的烘焙损失率,从(14.08±0.77)%降低至(11.73±1.29)%;并赋予了面包更好的色泽。面包储藏特性研究结果表明:在7 d储藏期内,PHGG显著提高了面包的保水率,从(77.48±0.43)%增加至(85.58±4.15)%;改善了面包的内聚性和回复性;促进了面包内部水分的迁移,进而增加了面包内部结构的稳定性,具有延缓面包老化的效果。此外,感官评价结果表明,PHGG添加组面包的感官评分高于对照组面包。PHGG添加量(质量分数)为2.5%~4.5%时可显著改善面包的烘焙品质、储藏特性和感官品质,研究旨在为PHGG在食品加工中的应用提供一定理论参考。

重组大肠杆菌发酵条件优化提高D-阿洛酮糖3-差向异构酶活性的研究

功能性稀有糖D-阿洛酮糖主要由基因工程菌株表达D-阿洛酮糖3-差向异构酶(D-allulose 3-epimerase,DAE)催化果糖生产。该研究以表达DAE的重组大肠杆菌为研究对象,利用单因素试验对发酵培养基的碳源、氮源、金属离子等成分进行优化,获得了最佳的培养基组合:蔗糖10 g/L、大豆蛋白胨15 g/L、(NH4)2SO_(4)3 g/L、KH2PO_(4)3 g/L、MgSO_(4)0.5 g/L、MnSO_(4)0.025 mmol/L。在此基础上,利用单因素试验对培养条件进行研究,确定了最佳发酵诱导时间(10 h)、接种量(3%,摇瓶)、装液量(30%)以及异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(isopropyl-beta-D-thiogalactopyranoside,IPTG)添加浓度(1 mmol/L),使OD_(600)增加了1.46倍,酶活提高了2.57倍。在此基础上,利用5 L发酵罐进行放大发酵实验,确定了最佳诱导时间。在最佳条件下,经过18 h的诱导发酵,菌体OD_(600)最高值达51.8,干重达到21.5 g/L,酶活达到103.8 U/mL。当细胞添加量为0.014 g DCW/L时,以500 g/L D-果糖为底物,pH为7,50℃,1 h转化率达28.76%,D-阿洛酮糖最高生成量可达149.74 g/L。该研究对D-阿洛酮糖3-差向异构酶的发酵生产具有参考价值。

基于代谢组学的白黄链霉菌TD-1高产帕马霉素代谢机制

真菌毒素给食品安全带来了重大威胁,帕马霉素对病原真菌有良好的生物抑菌活性。为提高帕马霉素产量,基于代谢组学分析方法,研究了白黄链霉菌(Streptomyces alboflavus)T D-1在两种不同发酵培养基(添加与不添加1,2-丙二醇)中生长及代谢、胞内代谢产物及代谢通路的差异,对代谢产物的变化进行了评估和分析,结合显著差异代谢产物含量变化与代谢通路的交互关系,揭示了帕马霉素生物合成的高产机理。结果表明:培养基添加1,2-丙二醇后,白黄链霉菌T D-1产帕马霉素产量明显提高。利用气相色谱-质谱联用技术,鉴定出27种显著差异胞内代谢产物与帕马霉素生物合成密切相关,主要参与中心碳代谢、氨基酸代谢及脂肪酸代谢通路。此外,通过采用添加主要显著差异前体物策略,添加谷氨酸使帕马霉素产量提高102.33%。基于代谢组学分析确定添加前体物方法,可有效提高帕马霉素产量。本研究旨在为防治粮食加工食品的黄曲霉及黄曲霉毒素污染,从源头保障食品安全提供技术参考。

基于分子对接及动力学模拟的红曲橘霉素合成小分子抑制剂的高通量筛选

通过计算机模拟技术,对红曲橘霉素合成关键酶CitE的抑制剂进行高通量筛选。首先,采用Alphafold 2对CitE蛋白进行同源建模,并与相似序列比对以预测配体结合区域;随后,在Arthor数据库中检索天然配体和黄酮骨架类似物,构建了一个包含20000个化合物的配体库;之后,通过Maestro对CitE蛋白和小分子化合物库进行分子对接,筛选出潜在的CitE配体;并采用Gromacs动力学模拟评估结合稳定性,通过MM/PBSA计算结合自由能,之后对蛋白-配体的结合模式进行分析,进一步确定了槲皮素、木犀草素、芹菜素、染料木素、5,4’-二羟基黄酮、漆黄素6个小分子配体具有较强的CitE结合性能。固态及液态发酵结果表明,上述化合物具有显著的橘霉素抑制活性。其中,固态发酵(20mg/28g干物料)添加上述化合物分别使橘霉素产量降低42.52%、48.81%、32.54%、32.57%、21.02%和13.67%,液态发酵添加(0.1 g/L)上述化合物分别使橘霉素产量降低33.77%、15.58%、33.33%、62.34%、58.87%、50.22%。本研究对建立高效、安全的红曲发酵体系具有借鉴意义。

弯曲乳杆菌与清酒乳杆菌的比较基因组学分析

本研究对19株弯曲乳杆菌(Latilactobacillus curvatus)和40株清酒乳杆菌(L.sakei)的基因组进行了比较分析。平均核苷酸同一性及全基因组共线性分析表明,L.curvatus和L.sakei基因组间的核酸序列同源性较弱,可作为区分两个物种的指标。对两个物种分别构建泛基因组,并对泛基因组中的核心基因功能进行注释。结果显示,L.curvatus和L.sakei各自的核心基因组主要涉及菌株的基础代谢。对菌株个体基因组的比对分析发现:1)L.curvatus与L.sakei均含有广泛的糖苷水解酶类编码基因,在分解和代谢膳食纤维类多糖、乳糖利用以及木质纤维素中具有丰富的基因资源;2)3个菌株含抗生素耐药性基因,且来源于基因横向转移;3)L.sakei特有的精氨酸脱亚胺酶途径、L.curvatus中的丝氨酸脱水酶途径及鸟嘌呤脱氨酶途径,以及个别菌株中谷氨酸脱羧酶的发掘,揭示了这两类菌不同的抗酸机制;4)冷应激蛋白编码基因的发现也赋予了这两类菌良好的冷加工特性。此外,部分L.sakei基因组中含有编码lactocin S及凝结素相关的基因簇。总之,本研究通过对L.curvatus及L.sakei进行基因组水平的比较和分析,提供了两个物种之间的分类标准以及菌株个体上的差异信息,为这两种乳酸菌的生理生化分子遗传机制研究以及工业应用奠定了基础。

紫色红曲霉菌丝体多糖体外肠道酵解特性的研究

为研究红曲霉不同菌丝体胞内多糖(endopolysaccharides,MPS)组分MPS-1、MPS-2、MPS-3和MPS-4的肠道酵解特性,采用体外猪结肠模型,测定不同酵解时间多糖分子量、猪结肠短链脂肪酸(Short-chain fatty acids,SCFAs)和肠道菌群的变化。结果表明,经肠道酵解后,各多糖处理组中乙酸、丙酸和丁酸产量较高。在酵解48 h时,MPS-2和MPS-3处理组酵解产生的总SCFAs含量显著(P<0.05)增加,分别从22.80、17.20 mmol/L增至63.08、71.61 mmol/L,各多糖处理组总SCFAs含量从高到低顺序为MPS-3>MPS-2>MPS-1>MPS-4。16S rDNA结果显示,MPS处理后,在门水平上,厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)是主要的优势菌门,且降低了Firmicutes/Bacteroidetes的比例。在属水平上,随着酵解时间的延长,拟杆菌属(Bacteroides)、普雷沃菌属(Prevotella)和副拟杆菌属(Parabacteroides)等有益菌的丰度升高,有害菌属包括链球菌(Streptococcus)、梭菌属(Clostridium)等的丰度显著(P<0.05)下降,其中MPS-2和MPS-3处理组酵解过程中有益菌的相对丰度较大,有害菌的相对丰度较低。综上,红曲霉菌丝体多糖作为益生元在功能性食品及生物医药领域具有很大的应用潜力。

亚麻籽水溶蛋白与姜黄素复合物的制备与表征

以分级提取的亚麻籽水溶蛋白(water-soluble flaxseed protein,FPW)和姜黄素(curcumin,Cur)为原料,制备FPW与Cur的复合物(FPW-Cur),测得每mg FPW可负载0.778μg Cur,复合物溶解后姜黄素溶解度达到36200μg/L,相较于Cur在水溶液中的溶解度(11μg/L)提高了约3291倍。考察了FPW、Cur和FPW-Cur对DPPH、ABTS^(+)·和·O-_(2)自由基清除能力,结果表明复合物的抗氧化活性能力高于单独的FPW和单独的Cur,但低于二者抗氧化活性之和。对FPW红外光谱进行二阶导数分析,结果表明FPW-Cur的α-螺旋、β-折叠和β-转角较FPW分别从15.84%增加到17.46%、从20.47%增加到30.62%和从32.02%增加到36.30%。紫外-可见光谱表征分析表明FPW-Cur位于208 nm附近的吸收峰强度逐渐降低,并发生明显红移,证明FPW与Cur之间存在相互作用。该研究为蛋白质基脂溶性功能分子的载运提供新方法,也为提高亚麻籽蛋白及其水溶蛋白的开发应用价值开辟新途径。

近红外与傅里叶变换红外光谱技术对麦麸固体发酵饲料中不同成分的监测研究

为实现光谱技术对麦麸固体发酵过程中不同成分变化的在线监测,通过国家标准方法测定61份麦麸固体发酵饲料样本的蛋白质、水分、总酚和粗纤维含量,采集样本近红外光谱(NIR)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR),经过标准正态变换(standard normal variate transformation,SNV)、多元散射校正(multiplicative scatter correction,MSC)、平滑(smoothing)等9种预处理方法对原始光谱进行校正,结合偏最小二乘法(partial least squares,PLS)建立4种成分的NIR和FT-IR定量分析模型并进行比较分析。结果表明:所建立的4种成分NIR和FT-IR模型的训练集决定系数(Rc^(2))和验证集决定系数(Rp^(2))均大于0.8,交叉验证均方根误差(root mean square error of cross validation,RMSECV)小于2.0,训练集均方根误差(root mean square error of calibration,RMSEC)和验证集均方根误差(root mean square error of prediction,RMSEP)小于1.0。因此,所建立的NIR和FT-IR定量分析模型具有较好的准确性和稳定性,能够对麦麸固体发酵过程中不同成分变化实行快速监测。

酶法制备瓜尔胶水解物的体外酵解特性分析

为研究不同分子量的瓜尔胶(guar gum,GG)水解物对肠道菌群的影响,以瓜尔胶为原料,通过酶解法制备3种不同分子量的瓜尔胶水解物(guar gum hydrolysate,GGH),其分子量分别为32.41 kDa(GGH-1)、10.15 kDa(GGH-2)和5.89 kDa(GGH-3),采用猪结肠消化物构建体外酵解模型,研究GG及其水解产物的体外酵解特性。结果表明:在酵解过程中,GG和3种GGH的分子量逐渐降低,总糖含量显著降低,还原糖含量先增后减。酵解体系的pH值均显著降低(P<0.05),GGH-1显著促进总短链脂肪酸、乙酸、丁酸的生成,GGH-3显著促进丙酸的生成。GG和不同分子量的GGH均可以提高乳杆菌属和梭菌属的相对丰度,抑制链球菌属的增长,其中GGH-3对肠道菌群组成的影响最为显著。

组学技术在红曲霉研究中应用的进展

组学技术的发展拓展了人们对红曲霉生长发育、代谢产物的合成及代谢调控机制的认知。总结了近年来红曲霉组学研究的现状及热点问题,从基因组学、转录组学、蛋白质组学及代谢组学等多个维度剖析了组学技术在红曲霉研究中的应用状况。基因组学主要用于探讨红曲霉的进化地位、基因簇的预测与挖掘、同源基因的比对及代谢途径分析等;红曲霉生长和代谢过程中基因或基因簇的转录表达、代谢调控机制及新转录调控因子的预测和挖掘是转录组学的应用范围;蛋白质组学主要涉及红曲霉代谢过程中重要酶类的功能解析及其参与代谢产物的机制解析;而代谢组学则以红曲霉代谢产物为基础,解析其潜在的代谢机制。阐述了红曲霉代表性次级代谢产物之一——红曲色素在研究和生产中面临的问题,并围绕调控红曲色素生产的高效化、精细化、安全性等方面,总结了基于组学技术的菌种选育、培养基优化、化学和物理因素调节及菌株的代谢改造等调控技术。对综合运用组学技术围绕红曲色素代谢调控的研究提出了展望,以期为推动红曲霉研究及其代谢产物的生产提供参考。

白黄链霉菌T D-1产帕马霉素对黄曲霉2219等霉菌的抑制作用

为研究微生物及其次级代谢产物对黄曲霉2219等霉菌的抑制机理,以分离于土壤中的白黄链霉菌(Streptomyces alboflavus)T D-1为研究对象,利用薄层色谱、硅胶柱层析、高效液相色谱和液相-质谱联用技术对其代谢产生的活性物质——帕马霉素进行分离。利用扫描电子显微镜、荧光显微镜和高效液相色谱方法研究帕马霉素对黄曲霉2219等霉菌生长的抑制效果及抑制机理。结果表明,白黄链霉菌T D-1上清液和菌丝体中活性物质的分子式预测为C_(35)H_(61)NO_(7),为帕马霉素及其同系物,相对分子质量为593、607、621、635、649。通过扫描电子显微镜观察帕马霉素处理后的霉菌细胞形态,其孢子和菌丝体会发生不同程度畸变。帕马霉素对桔青霉的最小抑菌浓度(minimal inhibitory concentration,MIC)为0.125 mg/mL,对灰霉的MIC为0.500 mg/mL,对黄曲霉2219、黑曲霉、哈茨木霉和米曲霉的MIC均为1.000 mg/mL。帕马霉素对霉菌的作用靶点为其细胞膜的麦角甾醇,抑制机制是破坏细胞壁的完整性,改变细胞膜的通透性,影响线粒体的能量代谢,抑制菌丝细胞膜中麦角甾醇的生物合成。帕马霉素对黄曲霉2219产生黄曲霉毒素B 1的抑制率达到98.3%。因此,可利用白黄链霉菌T D-1及其代谢产物帕马霉素对食品原料中的产毒真菌污染进行生物防治。

麦麸品种与提取方式对阿拉伯木聚糖结构及抗氧化性的影响

目的:利用不同方式提取不同品种小麦麸皮中的阿拉伯木聚糖(arabinoxylan,AX),对提取的AX进行结构表征并比较其抗氧化性。方法:分别利用碱提、超声辅助木聚糖酶提和超声辅助纤维素酶提法从不同品种小麦麸皮(‘百农207’‘百旱207’‘冠麦1号’‘华育198’和‘华育166’)中提取AX,测定其化学组成,对比其分子质量、分子结构、热稳定性及抗氧化性能。结果:3种提取方式中,碱提法得率较高,且总糖质量分数较高;酶提法则能更大程度地保留多酚,这可能是酶提AX抗氧化性较好的原因,但在一定程度上降低了AX的分子质量,且酶提AX单糖组分比例与碱提AX差异较大,糖苷键连接方式也更复杂;两种酶提法相比,超声辅助木聚糖酶提AX得率和总糖质量分数更高,但超声辅助纤维素酶提AX多酚质量分数更高,且二者单糖比例及糖苷键连接方式也不同;此外,不同品种麸皮AX的分子质量、单糖比例、糖苷键连接方式及比例不同。结论:碱提、超声辅助木聚糖酶提和超声辅助纤维素酶提3种方法从小麦麸皮中提取得到的AX结构及活性存在明显差异,酶提法相对碱提法AX得率和分子质量较低,但多酚含量较高、抗氧化性能较好;超声辅助木聚糖酶提较超声辅助纤维素酶提AX得率和总糖含量更高,但多酚含量较低;不同提取方式以及不同品种小麦麸皮AX结构存在差异。

生物有机肥对养心菜品质和产量的影响

利用研制的包含多种功能菌(白黄链霉菌TD-1、固氮菌JZ1、无机磷分解菌JWP1、有机磷分解菌JP12、解钾菌JK1)的菌剂对不同原料配比制成的农业有机废弃物堆肥进行二次发酵,制得具有促生功能的生物有机肥,并用于扦插养心菜种植中,探究生物有机肥对养心菜产量和品质的影响。结果表明:相较于不施肥组和未二次发酵处理的有机肥组,不同原料配比的二次发酵生物有机肥对养心菜的产量和品质有明显提高。在种植70 d后,N3M生物有机肥组的养心菜生长指标较佳,须根分支数、单株产量最高,分别为15.00根和11.89 g,株高增量达到456.10%,显著高于不施肥组。在品质指标中,N3M处理组养心菜的单宁含量为2.19 mg·kg^(-1),较不施肥组降低了40.5%,养心菜涩味明显降低,同时该组养心菜的VC和总黄酮含量较不施肥组和未二次发酵组也有所提高。综上所述,施用适宜配方的生物有机肥能促进养心菜生长,同时提高其品质和产量。因此,生物有机肥可作为一种绿色环保肥料用于农业生产。

香椿老叶总黄酮提取工艺及其抗氧化活性的研究

该文对香椿老叶总黄酮的提取、分离、纯化工艺和抗氧化活性进行了研究。结果表明,最佳提取工艺为料液比1∶20,乙醇浓度50%,提取温度40℃。根据最佳提取工艺,得到5批质量稳定的香椿总黄酮(平均黄酮含量55.24%);该总黄酮具有比阳性对照2,6-二叔丁基对甲酚(BHT)更强的抗氧化能力(P<0.05),其总还原力为Vc相当含量452.64 mg/g,三价铁还原抗氧化能力测试(FRAP)值为14.78 mmol/g,浓度为50、100和200μg/mL的总黄酮样品1,1-二苯基苦基苯肼(DPPH)自由基清除能力分别为92.4%、92.2%和93.15%。香椿老叶总黄酮具有较强的抗氧化活性,是一种较好的抗氧化功能性食品的原料。

香椿老叶中活性物质提取及其抗氧化活性的研究

该文对香椿老叶抗氧化活性物质的提取工艺进行了研究,筛选出纯化用大孔吸附树脂,并对该树脂纯化出的活性物质进行了抗氧化活性研究。结果表明,最佳提取工艺为60%乙醇、60℃、料液比1∶30、提取4h;筛选出最优纯化树脂AB-8,经该树脂纯化后物质具有很强的抗氧化活性,总还原力为(863.59±13.90)mg/g,1,1-二苯基苦基苯阱(DPPH)自由基清除能力和三价铁还原抗氧化能力测试(FRAP)均呈现明显的剂量依赖性关系,显著高于相同浓度的2,4二叔丁基甲基苯酚(BHT)(P<0.01),与同浓度的维生素C相当。

不同产地香椿籽风味物质提取及成分分析

比较了从河南、湖北、陕西三地采集的香椿籽样品的挥发油含量和化学成分的差异。运用同步蒸馏萃取法提取香椿籽挥发油,所得挥发油通过GC/MS分析,并与Nist98标准图谱进行对照,定性分析了三种不同产地香椿籽挥发油,共鉴定出52种化学成分,三种挥发油均含有的主要成分是α-波旁烯、γ-榄香烯、石竹烯及马兜铃烯。为香椿籽挥发油药用价值的进一步开发奠定了基础。

亚硝酸盐降解菌的分离及其降解特性

从发酵初期的天津冬菜中分离到1株乳酸菌,经形态观察及生理生化等实验验证,初步鉴定其为肠膜明串珠菌(Leuoconostoc mesenteroieds)W-58,对其降解亚硝酸盐的过程进行了初步研究。结果表明,该株菌对亚硝酸盐有明显的降解作用,进一步研究温度和底物浓度与分离菌株去除亚硝酸盐量的关系,表明W-58菌株对亚硝酸盐的降解主要为产酶降解。

用隶属函数值法评价10个蓖麻品种抗旱性

以10个蓖麻盆栽幼苗为试材,采用自然干旱胁迫方法,研究了自然干旱胁迫对其幼苗生长7个生理生化指标的影响,并用模糊隶属函数值法对其抗干旱能力进行综合评价。结果表明,10个蓖麻品种的抗旱性排序为:Z5>F7>ZhB7>JX2>T202>Zh3>HZT>A007>T5>JB2,同时表明,抗旱性是一个综合指标,不应由单一指标决定。

大孔吸附树脂对发酵液中香兰素的吸附效果

从10种树脂中筛选出1#树脂,对发酵液中香兰素进行提取精制,考察了1#树脂的吸附、解吸效果及影响因素。静态实验表明,1#树脂对香兰素吸附容量为89.63mg(香兰素)/g(干树脂),最佳吸附pH=6.0,当发酵液体积为20mL〔ρ(香兰素)=5g/L〕时,树脂投加质量为1g,吸附时间为1h左右,吸附等温线服从Freundlich型吸附。洗脱剂为无水乙醇,洗脱率为66.43%。动态实验确定吸附流速为2BV/h,洗脱流速为1BV/h,在该条件下洗脱峰集中,香兰素总收率为64.35%,所得产品中香兰素的平均质量分数为92%。