现代食品微生物学课程教学改革初探

现代食品微生物学是食品科学与工程专业的核心必修课程,是食品专业教学体系中的一门重要课程。针对目前课程教学中存在的教学内容陈旧、教学方式单一、教学考核方式不够科学等问题,教学团队开展了教学改革研究。将食品微生物时事热点案例引入课堂以更新教学内容,鼓励学生在课堂上进行微生物专题研讨展示,在“作业提交-评阅打分”后增加反馈、互动环节,实现教学闭环。经过3轮教学改革实践,学生的教学反馈良好,现代食品微生物学的教学效果得到明显提升。

林麝肠道中乳酸菌的分离筛选及益生特性

本研究旨在从健康林麝粪便中分离筛选用于改善林麝健康状况的潜在益生菌株,并对其进行体外益生性评价。共分离获得12株乳酸菌,结合细胞个体形态观察及细菌16S rDNA序列鉴定,体外评价其耐酸和耐胆盐能力,测定其对5种目标病原菌(大肠埃希氏菌Escherichia coli ATCC 25922、金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus ATCC 25923、铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosaPAO1、肠炎沙门氏菌Salmonella enteritidisATCC 13076和化脓隐秘杆菌Arcanobacterium pyogenes LSN3)的拮抗活性、自聚集和疏水性、抗生素敏感性、抗药性基因型和生长曲线。结果显示,5株植物乳植杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)和1株乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)在pH 4酸性条件或质量分数0.5%胆盐环境中,存活率分别达88.5%和87%以上;能够抑制前4种目标病原菌(抑菌圈直径17.20~20.19 mm)和化脓隐秘杆菌LSN3(抑菌圈直径14.23~15.53 mm);与对照菌株副干酪乳酪杆菌(L. paracasei)L22具有相近的自聚集(53.1%~56.2%)和表面疏水率(52.9%~56.0%);对链霉素、环丙沙星和万古霉素耐药;携带万古霉素抗性基因vanX;具有快速生长的特点(培养24 h后OD600分别达9.0和7.1左右)。本研究筛选出的6株乳酸菌可作为后续开发林麝用益生菌制剂的一种可靠的菌株来源。

食品中益生元的研发和应用研究进展

益生元的定义目前被更新为“能被宿主微生物选择性利用并产生健康益处的底物”。根据最新的定义,益生元种类扩展到碳水化合物以外的物质,例如共轭亚油酸和植物多酚等;益生元作用部位不再局限于胃肠道,应用范围也不局限于食品。针对益生元具有缓解便秘、促进骨骼健康、缓解肥胖、抑制致病菌、减少炎症、免疫调节等多种健康促进效应,深入阐述了益生元促进宿主健康的作用机制。其机制主要体现为两个方面,一是益生元被宿主的有益微生物直接或间接性利用,从而起到菌群调节作用;二是益生元被菌群代谢后产生有益于宿主健康的代谢产物。此外,某些低聚糖类和多糖类的益生元还具有很好的加工特性,对于食品的质构特性和风味有积极的作用。因此,益生元在固体饮料、糖果、乳制品和烘焙制品等食品中广泛应用。然而,益生元的功效评价及应用中,仍存在一些问题亟待解决。不同生理状态下人体的肠道菌群是不同的,菌群结构的差异必然导致同种益生元在不同人群中利用情况的差异。益生元的单糖结构、聚合程度、分支以及官能团等结构差异会影响其被肠道微生物的利用。总之,针对不同人群的生理状态靶向应用益生元和对益生元进行特定结构的优化或修饰,将是未来益生元精准化应用的关键。

食品发酵剂研究进展与发展趋势浅析

食品发酵剂能够通过多种代谢途径影响发酵食品的感官特性、营养价值和益生功能,是发酵食品生产制造的核心。优良性能食品发酵剂的挖掘与制造,对发酵食品产业的高质量发展具有重要意义。本文通过综合文献调研和数据可视化分析,系统梳理当前国内外食品发酵剂研究进展及产业现状,总结食品发酵剂产业面临的挑战并展望未来发展趋势,旨在为我国优良性能食品发酵剂的研发及产业发展提供思路和借鉴。

金属抗菌肽SIF_(4)对大肠杆菌拓扑异构酶活性及胞内核酸合成的影响

为系统阐明金属抗菌肽SIF_(4)基于DNA拓扑异构酶靶点的非细胞质膜抑菌机理,以大肠杆菌为模式菌株,研究了金属抗菌肽SIF_(4)与基因组DNA的结合方式、对DNA拓扑异构酶I/II活性以及胞内核酸生物合成的影响机理。研究发现,金属抗菌肽SIF_(4)可能以类似溴化乙锭嵌插方式与基因组DNA结合,对拓扑异构酶I有较强抑制活性,但对拓扑异构酶II影响较小,可通过影响DNA负超螺旋解链和RNA聚合酶结合催化RNA转录过程发挥抑菌活性。研究还发现,经金属抗菌肽SIF_(4)处理12 h后,大肠杆菌胞内总DNA和总RNA生物合成量均受到不同程度的抑制,且呈现良好的量-效关系,1/2最小抑菌浓度(minimal inhibitory concentration,MIC)组与对照组(0 MIC)相比,胞内DNA和RNA生物量差异不显著(P>0.05),MIC和2 MIC组与对照组相比,胞内DNA和RNA生物量差异显著(P<0.05)。实验结果可为金抗肽SIF_(4)在食源性大肠杆菌生物防控中的应用提供理论支持。

益生菌制剂对抗生素诱导腹泻模型小鼠肠道菌群的调节作用

研究了益生菌制剂对腹泻模型(Antibiotic-Associated Diarrhea,AAD)小鼠肠道菌群的调节作用。BALB/c小鼠随机分为6组,每组8只,灌胃给予氨苄青霉素(22.4 g/kg),建立小鼠腹泻模型,空白组给予等体积生理盐水。模型建立后,阳性组灌胃给予培菲康(8 g/kg)、益生菌制剂低、中、高剂量组(2.5×10^(6)、5×10^(6)、1×10^(7) CFU)给予复合益生菌制剂,模型组和空白组给予等体积生理盐水,连续14 d。观察益生菌制剂对小鼠体质量、稀便率、稀便级和腹泻指数的影响,测定小鼠IgA、IgG水平,肠道屏障功能相关基因表达水平以及肠道菌群组成。结果表明,与模型组相比三个剂量组在给予益生菌第14天时小鼠稀便率、稀便级和腹泻指数显著降低,IgA水平分别提高13.30%、20.25%、25.83%,IgG水平分别提高6.84%、19.81%、29.64%,TLR4基因表达水平下调16.88%、20.78%、40.91%,NF-κB基因表达水平下调24.91%、37.19%、55.79%,肠道双歧杆菌、乳杆菌数量明显增加,产气荚膜梭菌、肠球菌、肠杆菌数量明显减少。综上所述,益生菌制剂通过调节肠道菌群,调节免疫球蛋白水平,发挥改善AAD作用。

后生元研究进展及应用现状

后生元是对宿主健康有益的无生命微生物和/或其成分制剂,具有安全稳定、易于储存和生产、化学结构明确等优点。本文针对后生元主要活性成分、益生功能以及应用现状进行了综述,阐述了关于灭活的菌体细胞、菌体成分及菌体代谢产物对宿主的健康益处,总结了后生元在增强免疫力、调节胃肠道功能、缓解肥胖、维护口腔健康、预防骨质疏松等方面的研究进展,列举了日本、美国、德国以及国内市场的后生元产品,并提出了后生元存在的挑战和新研究方向。

共表达分子伴侣蛋白提高III型普鲁兰水解酶在短小芽孢杆菌中的分泌表达及发酵优化

本研究旨在通过共表达分子伴侣蛋白以及优化发酵条件来提高III型普鲁兰水解酶(TK-PUL)在短小芽孢杆菌中的分泌表达水平。通过构建共表达TK-PUL和分子伴侣蛋白的多种重组短小芽孢杆菌,并以胞外酶活为指标对其进行筛选,确定最有利于TK-PUL分泌表达的分子伴侣蛋白及对应的重组短小芽孢杆菌。在此基础上采用单因素实验和响应面法优化重组短小芽孢杆菌的发酵条件。结果表明,共表达分子伴侣蛋白PrsA^(Ba)的重组短小芽孢杆菌的胞外酶活达到98.79 U/mL,提高了0.31倍。该重组短小芽孢杆菌的最佳培养基包括19.65 g/L葡萄糖、21.46 g/L酵母提取物、12.01 g/L MgCl_(2)·6H_(2)O、9.02 g/L脯氨酸、0.01 g/L FeSO4·7H_(2)O、0.01 g/L MnSO4·4H_(2)O、0.001 g/L ZnSO4·7H_(2)O。在发酵温度为35℃、起始发酵pH为7.0的条件下,该重组短小芽孢杆菌于最佳培养基中培养66 h时,其胞外酶活达到192.68 U/mL,提高了1.56倍。本研究通过共表达分子伴侣蛋白和发酵优化实现了TK-PUL在短小芽孢杆菌的高效分泌表达,为TK-PUL的应用提供了基础。

不同包装方式对冷鲜猪肉品质及假单胞菌生长的影响

【目的】探索冷鲜猪肉贮藏期间品质劣变情况及假单胞菌生长状况,为冷鲜肉贮藏期品质判断提供依据。【方法】采用真空、保鲜盒和热收缩膜3种方式包装冷鲜猪肉,检测4℃下贮藏第0、2、4、6、8天时肉样中假单胞菌菌落数及细菌菌落总数、感官指标、pH值、色差、水分活度值、TVB-N值的变化。【结果】相对于保鲜盒包装,真空包装和热收缩膜包装均能抑制冷鲜猪肉中菌落总数及假单胞菌菌落数增长;贮藏第4天,保鲜盒组肉样的菌落总数达到6.99 lg(CFU·g-1),真空包装组第6天才达到6.46 lg(CFU·g-1);贮藏第6天,保鲜盒组肉样中假单胞菌数最高达到7.58 lg(CFU·g-1),真空包装组和热收缩膜组分别达到了5.00 lg(CFU·g-1)、6.27 lg(CFU·g-1),显著低于保鲜盒组;贮藏期间,3组肉样的TVB-N值均呈现出上升的趋势,保鲜盒组第6天TVB-N值达到158.7 mg·kg-1,真空包装组和热收缩膜组在贮藏第8天时超过150 mg·kg-1;水分活度测定中,第4天真空包装组和热收缩膜包装组AW值大于保鲜盒包装组,贮藏第6天起,各组肉样的水分活度趋于稳定差异不显著(p>0.05);贮藏前2 d,保鲜盒组肉样L*值较高,而贮藏后期,热收缩膜组和真空包装组能维持较高的L*值;保鲜盒组肉样的a*值均整体先上升后下降趋势,热收缩膜组和真空包装组呈下降趋势,真空包装能较好延缓a*值下降;第8天,保鲜盒组肉样pH值最高,已接近7.0,热收缩膜组与真空包装组肉样pH值差异不显著(p>0.05),且均低于6。在反映肉质新鲜度上,猪肉的感官与a*值、pH值、AW值、TVB-N值、假单胞菌数相关性比较大。【结论】真空包装可以能抑制冷鲜猪肉细菌的增长、延缓TVB-N值的增长,在短期内能更好维护冷鲜猪肉的品质。

益生菌基因组学在乳酸菌筛选和功能评价中的应用

乳杆菌和双歧杆菌是益生菌筛选的主要微生物类群,在促进人类、动物甚至植物健康方面都有重要的应用价值,被广泛应用于多种功能性食品、动物饲料和微生物菌肥。然而,这些细菌对宿主健康产生积极影响的分子机制还远未完全了解。另外,传统的益生菌筛选技术主要依靠表型和生理生化特性的测定以及随机对照试验,这些方法不仅耗时、费力,而且数据难以重复。不同研究小组之间数据难以共享,不能实现菌株有益特性的均一性和标准化验证,严重制约了益生菌科学研究的发展和菌株的产业化开发利用。基于新的测序技术和强大的计算机分析方法,被称为益生菌基因组学新学科的出现,允许研究者在短时间内通过筛选大量的生物学和基因组数据,显著提高益生菌筛选的效率和准确性。本文综述了通过基因组数据的分析,帮助人们高效、快速地确定益生菌,开辟益生菌新功能的评价途径。总结益生菌基因组学在阐明益生特性功效评价的分子基础等方面的最新研究成果,以期为扩展研究人员对这些有益微生物生物学的认知,揭示益生菌促进健康特性的分子机制提供新视角。

复合益生菌后生元的功效及有益代谢产物的研究

为了研究复合益生菌后生元的功能和作用机制,本研究以副干酪乳酪杆菌ProSci-101和青春双歧杆菌B8589复合发酵的后生元为研究对象,利用代谢组学技术分析了复合益生菌后生元的有益代谢产物。结果显示,复合益生菌后生元的抑菌能力和抗氧化能力显著(P<0.05)强于单菌株发酵后生元。代谢组学分析结果显示,复合益生菌后生元与ProSci-101和B8589单菌株发酵的后生元相比,分别存在159和161个差异代谢产物,差异代谢通路主要为氨基酸和甘油磷脂代谢等。复合益生菌后生元中富集了生物碱、黄酮、有机酸等有益代谢物。研究为复合益生菌后生元的开发及应用提供了理论依据。

食品中后生元的研发和应用研究进展

后生元概念将原本混乱的灭活益生菌概念进行了统一,引起了更广泛的关注。目前,可制备后生元的菌株仍以传统益生菌为主,但随着下一代益生菌研究的深入,符合后生元概念的菌株也不断更新。首先,介绍了后生元最主要的健康功效是改善肠道健康,包括缓解肠道炎症、改善肠道菌群、缓解便秘等。其次,阐释了后生元还能够作用于其他组织,发挥改善代谢异常、维护口腔健康等功能。功效因子的揭示是阐明后生元多样化功能的关键。传统认为功效组分主要是细菌结构组分,如胞外多糖、肽聚糖等,然而近年来的研究证实短链脂肪酸、胞内蛋白、氨基酸代谢物等也发挥了重要的作用,后生元也被认为是多种功效组分的集合体。这也意味着它能够同时激活多类别的细胞表面受体,引发协同效应或交叉反应,从而发挥更直接、更广泛的生物活性作用。最后阐述了,从产业化角度,后生元有安全性更高、储运更方便、作用更直接等独特的优势,在功能性膳食补充剂、食品品质改良剂、防腐剂等方面具有很好的应用前景。但是,在产业转化过程中也出现了一些问题和困难,主要集中在后生元功效循证并不充分,配套的安全评估方法、定性定量检测方法欠缺、法律法规缺乏支撑等方面。

甘草柑橘皮果醋发酵工艺研究

以柑橘皮为主料,甘草为辅料,采用液态发酵法制备甘草柑橘皮果醋。先以总黄酮含量为指标,在单因素试验的基础上通过响应面法优化酒精液制备工艺;再在最佳酒精液制备条件下,以总酸含量和感官评分为指标,通过响应面法优化果醋制备工艺,并对其理化及微生物指标进行分析。结果表明:酒精液最佳工艺参数为酵母菌接种量0.5%(以原料液体积为基准)、原料液糖度16%、发酵时间9 d,在此条件下果醋总黄酮含量为5.37%。最佳果醋制备参数为醋酸菌接种量2.0%(以酒精液体积为基准)、发酵温度35℃、初始乙醇体积分数8.5%、发酵时间9 d,在此条件下果醋总酸含量为5.61 g/100 mL,感官评分为8.74,微生物指标符合相关标准要求。

基于转录组学分析揭示蜡样芽胞杆菌(Bacillus cereus)AR1002阻控黄曲霉生长的生理机制研究

黄曲霉(Aspergillus flavus)极易侵染油料等农产品,其次级代谢产物黄曲霉毒素严重危害人体健康,阻控黄曲霉污染已成为亟待解决的国际难题。为探明蜡样芽胞杆菌(Bacillus cereus)AR1002抑制黄曲霉生长、阻控黄曲霉污染的生理及分子机制。该研究采用AR1002代谢产物对黄曲霉进行处理,并对黄曲霉生长及产孢表型进行鉴定,通过显微结构及转录组学分析,对AR1002的抑菌机制进行了初探。蜡样芽胞杆菌AR1002代谢物可抑制黄曲霉菌丝生长、干物质积累分别达24.73%,65.00%,减少孢子数量达98.80%;AR1002通过抑制glpA和AYR1等关键基因表达调控黄曲霉甘油磷酸代谢,通过抑制SEC61A、RAD23、ATP13A1、UBE2G2等关键基因的表达调控内质网中蛋白质加工;此外,AR1002代谢产物通过下调RAD51和RAD54B等DNA修复机制相关基因,抑制黄曲霉同源重组及非同源性末端连接过程,最终达到抑制黄曲霉生长及产孢的目的。上述结果表明,蜡样芽胞杆菌(Bacillus cereus)AR1002有望应用于实际生产中以应对黄曲霉污染问题。

爱媛类芽孢杆菌抗菌肽对白色念珠菌生物膜的抑制作用机制

研究爱媛类芽孢杆菌抗菌肽对白色念珠菌生物膜的抑制作用,采用微量二倍稀释法和时间-杀菌曲线测定抑制效果,显微镜观察对白色念珠菌芽管和菌丝形成的影响,2,3-二(2-甲氧基-4-硝基-5-磺酸基苯基)-2H-四唑-5-甲酰苯胺法研究对生物膜、预成型生物膜形成和成熟生物膜清除率的影响,荧光探针观察对生物膜结构和膜内菌体状态的影响,平板涂布法和实时聚合酶链式反应测定生物膜内活菌数量和相关基因表达水平。结果表明,抗菌肽对白色念珠菌的最小抑菌浓度为8.28 AU/mL。抗菌肽能降低白色念珠菌的芽管形成率,阻止菌丝的生成,使其以酵母形式存在。抗菌肽对生物膜的形成和清除产生影响,能在较短时间内破坏生物膜的结构完整性,导致菌体受损和死亡,减少膜内菌落数量。在基因水平上,抗菌肽可降低多个生物膜形成相关的基因(如ALS1、ALS3、HWP1、EFG1、ECE1和UME6)的表达水平,从而抑制生物膜的形成。研究证明抗菌肽能够有效抑制白色念珠菌生物膜形成、成熟膜清除、成膜基因表达等,结果可为白色念珠菌新型抑菌物质的开发奠定理论基础,为食品病原微生物污染防治和食品质量安全保障提供依据。

发酵降低大豆组织蛋白豆腥味的复合菌株筛选

采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术并结合风味活度值和感官评价,比较了生香酵母、活性干酵母、植物乳杆菌和肉葡萄球菌对大豆组织蛋白(textured soybean protein,TSP)豆腥味的降低效果,筛选出可有效降低豆腥味的2种菌株,并研究其复配质量比和添加方式。结果表明,4种菌对大豆组织蛋白豆腥味均有一定的消减效果,其中活性干酵母的降腥效果最明显,其发酵TSP中豆腥味物质含量减少了70%;肉葡萄球菌的增香作用最大,其发酵TSP中良好风味物质的含量增加了865.41%。选择活性干酵母作为降腥菌、肉葡萄球菌作为增香菌,二者复配适宜的的质量比为10∶1,添加方式为先加肉葡萄球菌于20℃发酵12 h后加活性干酵母于该温度下发酵20 h。

忍冬不同部位提取液抑菌活性及其对酸土脂环酸芽孢杆菌的抑菌特性

本研究探究了忍冬(Lonicera japonica Thunb.)不同部位提取液的生物活性物质含量及其对12株供试菌株的抑菌活性。首先,分别测定了忍冬叶、金银花和忍冬藤中的总酚、总黄酮和绿原酸含量,并分析了它们的提取液对12株菌株的抑菌效果。然后,进一步研究了金银花和忍冬叶提取液对酸土脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus acidoterrestris)的最小抑菌浓度(MIC)、最小杀菌浓度(MBC)、生长曲线、生物膜形成和细胞形态的影响。结果显示,忍冬叶和金银花中的总酚、总黄酮和绿原酸含量均显著高于忍冬藤(P<0.05)。此外,忍冬叶的总黄酮含量显著高于金银花(P<0.05)。三种提取液对A.acidoterrestris、金黄色葡萄球菌、无乳链球菌、单增李斯特氏菌、枯草芽孢杆菌、大肠埃希菌和沙门氏杆菌均具有一定的抑菌效果,且忍冬叶和金银花提取液的抑菌效果优于忍冬藤。忍冬叶和金银花提取液对A.acidoterrestris的抑菌效果最显著,MIC值均为3.91 mg/mL,MBC值均为31.25 mg/mL。此外,忍冬叶和金银花提取液能有效抑制A.acidoterrestris生长和生物膜的形成,破坏其菌体形态,抑菌效果随提取液浓度的增加而增强。本研究为阐明忍冬抑制A.acidoterrestris的机制奠定了坚实基础,同时也为开发安全高效的新型食品抑菌剂提供了新思路。

单增李斯特菌毒力因子及调控机制研究进展

单增李斯特菌(Listeria monocytogenes)是一种革兰氏阳性食源性致病菌,能在低温、高温、高渗透压等多种不利条件下生长存活。在宿主体内,单增李斯特菌首先寄生于胃肠道,随后穿过肠道屏障,再通过血液传播到靶器官引发系列疾病,整个过程与单增李斯特菌独特的毒力因子及调控机制密切相关。该文首先回顾整理了单增李斯特菌在感染期间关键毒力因子的主要作用及目前新进展,介绍了毒力调控因子(Prf A)和转录调控因子(σ~B),着重讨论了调控因子在宿主外环境和内环境的相互作用,最后对目前新的毒力调控因子进行归纳总结,为全面理解单增李斯特菌的感染机制和进一步开展精准防控提供一定参考。

晋西北酸粥源短乳杆菌(Levilactobacillus brevis)M-10安全性评估

从晋西北酸粥发酵液中分离到一株短乳杆菌M-10,发现其具有耐酸、耐胆盐、抗氧化、抗菌、降胆固醇等多种益生特性。为了更好地应用该菌株,该研究评价了其体外和体内的安全性,包括溶血活性检测、明胶液化能力测定、硝基还原酶活性测定、吲哚和生物胺生成能力测定、SD大鼠急性毒性和亚急性毒性实验。经检测发现,短乳杆菌M-10缺乏溶血活性,不能液化明胶,缺乏硝基还原酶活性,不会生成吲哚,不能产生生物胺,包括酪胺、组胺、尸胺、腐胺等;该菌对SD大鼠的一般体征和血常规指标均无明显不良影响。以上研究结果表明,短乳杆菌M-10具有很好的安全性。该研究可为后续短乳杆菌M-10作为发酵剂或益生菌的开发奠定基础。

肉源性芽孢杆菌致腐性能异质性研究

为评估芽孢杆菌的致腐潜能异质性,本研究以从腐败低温香肠中分离出来的6株芽孢杆菌为研究对象,探究其在20℃(常温)和37℃(最适生长温度)条件下的致腐性能。试验分别测定了6株芽孢杆菌的生长曲线、产酸能力、产气能力、蛋白酶活力、脂肪酶活力和淀粉酶活力。结果表明,蜡样芽孢杆菌(C)的产酸能力较强,在37℃条件下培养48 h,pH较空白组下降0.71;解淀粉芽孢杆菌(G)的产蛋白酶和淀粉酶的能力更强,其蛋白酶活力高达7.17 U/mL,37℃条件下培养至5 d的淀粉分解圈面积为16.53 cm^(2);蜡样芽孢杆菌(C)的综合腐败能力最弱,具体表现为其蛋白酶活力为2.63 U/mL,37℃条件下培养5 d的淀粉分解圈面积为7.55 cm^(2)。同时发现生长温度对菌株致腐性能有较大影响。研究结果说明芽孢杆菌菌株的致腐性能存在显著的异质性,在探究其腐败特性时,应充分考虑菌株的异质性。