基于高温流化技术改良红小豆的蒸煮品质

以红小豆为原料,采用高温流化技术(流化温度215℃、流化处理时间55 s、进料速率62 kg/h)对其进行处理,通过分析红小豆籽粒结构、淀粉结构、糊化特性以及水分吸收、迁移和分布情况,探究高温流化技术改良红小豆蒸煮品质的机理。结果表明,红小豆经过高温流化处理后,籽粒致密结构变得疏松、子叶相邻细胞间毛细孔直径增大、部分淀粉颗粒结构破损。在98℃近沸水中蒸煮时,原料红小豆蒸煮60 min时的糊化度与高温流化红小豆蒸煮30 min时的糊化度相当;经过高温流化处理之后,红小豆的糊化黏度更低,回生趋势更小;蒸煮60 min时,高温流化红小豆吸水率为90.06%,比原料红小豆提高34.84%,吸水性能明显改善;高温流化红小豆颗粒内部的水分迁移速率明显加快且分布更均匀;高温流化红小豆煮饭的感官评分更高。综上,高温流化改良红小豆蒸煮品质的途径主要是通过拓宽籽粒水分进入的通道、破坏吸水屏障来提高吸水性能,从而使淀粉吸水更充分、糊化更彻底,同时也改善了其煮饭的口感风味。

微波-过热蒸汽法速熟化处理杂粮的研究

以黑米、红米和糙米为主要研究对象,以最佳蒸煮时间、硬度值、黏度值和弹性值为指标,通过单因素试验和正交试验研究微波-过热蒸汽速熟化工艺对杂粮蒸煮品质的影响。结果表明:当杂粮浸泡时间为50 min、微波温度110℃、微波时间4 min、钝酶时间10 s时,制得的速熟化黑米、红米和紫米的最佳蒸煮时间分别为30.5、29.4、29.6 min,米饭硬度值分别为4.5、4.1、4.0,达到了与大米同煮同熟的效果。该工艺对杂粮的稳定化效果较好,温度50℃,相对湿度60%条件下储藏12周,3种谷物的脂肪酸值(fatty acid value,FV)含量≤30 mg KOH/100 g,丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量≤25μg/100 g,可有效抑制杂粮的氧化哈败。

发酵过程中时空水平的动态调控策略研究进展

微生物发酵是一个复杂的动态变化过程,细胞生长环境的不断变化增加了代谢调控的难度。此外,发酵系统是一个混合体系,同时存在着具有不同生产性能以及处于不同生长状态的细胞。因此,如何基于细胞内外环境变化动态调控代谢网络,实现所有细胞的最佳生长和产物合成状态,是目前发酵工程和代谢工程的研究重点。该文以影响细胞代谢流量变化因素的时空分布特性为基础,分别介绍了物理化学环境、胞内产物和胞外产物驱动的动态调控策略,为发酵过程的精准控制提供理论和技术参考。

不同季节浓香型白酒基酒风味物质差异分析

为探索不同季节、不同摘酒阶段浓香型白酒基酒的风味特征,采用高效液相色谱法、顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用法对不同季节、不同馏段基酒中有机酸和挥发性成分等风味物质进行检测。结果表明:基酒中总酸和四大酸(即己酸、乙酸、乳酸和丁酸)含量在二段酒中均低于三段酒,总酸及各有机酸含量均为春夏季高于秋冬季。所有样品中共检测到108种挥发性物质,二段酒中挥发性风味物质总量高于三段酒,其中二段酒中酯类含量更高,酸类和酮类则较低;不同季节基酒中醇类物质含量为春季>夏季>秋季>冬季,酸类物质含量在春夏季中高于秋冬季,醛类在二段酒中随季节呈上升趋势,而在三段酒中则呈下降趋势。以挥发性化合物建立不同季节、不同馏段基酒偏最小二乘判别分析分类模型,分类效果明显,并根据模型的变量权重系数(>1)筛选出关键差异化合物,表征不同季节、不同馏段浓香型白酒基酒中挥发性物质的特征规律。研究结果可为生产上不同季节摘酒工艺调整提供数据支撑。

蛋白酶对黄酒中苦味多肽pGlu-LFNPSTNPWHSP的降解作用

苦味多肽pGlu-LFNPSTNPWHSP(PGP)是黄酒中的关键苦味物质之一。本文利用6种蛋白酶降解PGP,以PGP降解率和对黄酒品质的影响为评价指标,考察不同蛋白酶在黄酒降苦方面的应用潜能。结果表明,在模拟黄酒溶液中,不同蛋白酶降解PGP的差异较大,其中风味蛋白酶、木谷蛋白酶和酸性蛋白酶的降解效果较好,PGP降解率分别为95.7%,79.8%和24.7%。将其应用于成品黄酒中,3种蛋白酶处理对黄酒的理化指标和挥发性风味物质无明显影响,以风味蛋白酶的降苦效果最佳,PGP降解率为25.2%,苦味强度由7.2降至5.8。利用超高效液相色谱-飞行时间质谱联用技术(UPLC-QTOF-MS)分析不同蛋白酶酶解产物,结果显示风味蛋白酶作用PGP的多个位点,得到苦味强度较低的色氨酸(W)、焦谷氨酰亮氨酸(pGlu-L)等小分子氨基酸和多肽片段,达到降低黄酒苦味的效果。

发芽青稞的营养品质及降血压效果

作者以发芽前后青稞中β-葡聚糖、γ-氨基丁酸、游离氨基酸、总多酚等营养成分的质量分数以及β-葡聚糖酶、蛋白酶等酶活性为指标,并结合高血压大鼠收缩压、心率等指标的变化情况,研究萌发对青稞营养品质和其降血压效果的影响。结果发现,青稞β-葡聚糖、淀粉和蛋白质质量分数随萌发时间延长而降低,γ-氨基丁酸质量分数在萌发48 h达到最高,总多酚、总黄酮质量分数以及β-葡聚糖酶、淀粉酶和蛋白酶的活力随萌发时间延长而增加。总游离氨基酸质量分数尤其是必需氨基酸质量分数经萌发处理后显著升高(P<0.05),表明发芽能提高青稞营养价值。此外,与青稞相比,发芽青稞更利于降低高血压大鼠的收缩压、心率、血管紧张素Ⅱ和血管生成素(P<0.05),表明发芽青稞有更好的缓解高血压作用。

黄酒酵母β-苯乙醇合成途径醇脱氢酶Ⅰ的异源表达及酶学特性

醇脱氢酶Ⅰ(Adh1p)是黄酒酵母艾利希途径最后合成β-苯乙醇的一个关键酶。为探究黄酒酵母Adh1p的差异及酶学特性,以工业生产菌株黄酒酵母HJ和模式菌株酿酒酵母S288C的基因组为模板,设计引物PCR扩增醇脱氢酶编码区基因ADH1,构建pET-28a(+)表达质粒,转化至大肠杆菌BL21(DE3)中,IPTG诱导表达获得Adh1p。通过超声破碎菌体后获取粗酶液,亲和层析纯化后获取纯酶,进而探究酶学特性。以苯乙醛为底物,酶活性测定表明:来自黄酒酵母的Adh1p^(HJ)纯酶的酶活(231.51 U/g)比来自酿酒酵母的Adh1p^(S288C)(203.48 U/g)高13.79%,且Adh1p^(HJ)的K_(m)值(0.524μmol/L)小于Adh1p^(S288C)的K_(m)值(0.759μmol/L),表现为Adh1p^(HJ)与底物的亲和力更大。从k_(cat)/K_(m)值发现Adh1p^(HJ)(0.406 L/(μmol·min))的催化效率更高。Adh1p^(HJ)耐受β-苯乙醇和乙醇的能力较高于Adh1p^(S288C)。本研究结果为Adh1p的结构以及酶学性质分析提供方法和理论依据,同时也对β-苯乙醇工业生产开发提供借鉴。

脱氮微生物及脱氮工艺研究进展

脱氮是大部分污水处理系统中不可缺少的一环。由于具有经济高效、工艺简单和无二次污染等显著优势,生物脱氮工艺在最近数十年中备受关注。根据脱氮微生物的生理特性和脱氮机制不同,文中分类综述了近年来生物脱氮工艺的研究进展,重点对比分析了硝化菌、反硝化菌和厌氧氨氧化菌以及以这些菌为基础的不同生物脱氮工艺的优缺点,为复杂污水环境的脱氮工艺选择提供参考。基于微生物脱氮机制,通过合成生物学技术开发高效脱氮菌株,结合不同工艺优点并应用自动化模拟最佳条件,从而建立经济高效的脱氮工艺将是未来发展的重要方向。

胁迫萌发对青稞籽粒中β-葡聚糖和γ-氨基丁酸含量的影响

以青稞种子为原料,采用金属离子、亚硒酸钠和低温胁迫等处理方式,研究不同胁迫方式对青稞籽粒中主要功能性成分β-葡聚糖和γ-氨基丁酸(GABA)含量的影响。实验结果表明:随着发芽时间的延长,青稞籽粒发芽后β-葡聚糖含量呈下降趋势,GABA含量呈现先增加后减少的趋势。5种金属离子(Fe^(2+)、Fe^(3+)、Cu^(2+)、Mg^(2+)、Zn^(2+))胁迫萌发青稞籽粒,有利于β-葡聚糖的降解,且抑制了GABA积累。亚硒酸钠胁迫萌发青稞籽粒中β-葡聚糖、GABA含量低于对照组,表明亚硒酸钠促进了β-葡聚糖的降解,且不利于GABA的积累。低温-20℃胁迫青稞籽粒发芽后,其β-葡聚糖和GABA含量均比15℃和低温5℃组高。因此,低温-20℃胁迫有利于抑制青稞籽粒中β-葡聚糖降解,同时促进了GABA的富集。

槐花黄色素的提取工艺

对槐花黄色素提取的工艺进行了研究,考察了提取温度、时间、物料质量浓度等影响因素对色素得率的影响,并通过单因素以及正交试验确定了最佳提取条件:提取时间1h,物料质量浓度0.1g/mL,在100℃下提取3次。

蒸汽-滚筒干燥对稳定化白糠的影响

通过蒸汽-滚筒干燥方法对白糠的稳定化效果进行研究,白糠在加水量15%、平铺厚度4 cm、蒸汽压力0.15 MPa条件下处理时间15 min,然后利用滚筒干燥方法进行干燥,同时强化灭酶,在滚筒蒸汽压力0.70 MPa条件下干燥30 s取得了理想稳定化效果,脂肪酶灭活率达87.3%,产品水分含量6.5%。稳定化白糠在40℃,相对湿度60%条件下储藏12周,与稳定化处理前相比,稳定化白糠的脂肪酸值、过氧化值和羰基值分别是白糠原料的8.0%、17.1%和18.7%。白糠经蒸汽-滚筒干燥方法稳定化处理后总酚酸含量增加了5.2%,膳食纤维含量降低了0.39%,γ-谷维素、γ-氨基丁酸和α-生育酚含量分别降低了3.33%、3.87%和4.62%,维生素B;、B;和B;含量分别降低了5.08%、4.48%和5.21%,整体损失在5.0%左右,与挤压膨化稳定化方法相对比,白糠的营养功能性成分保留率提高了22.57%~40.13%,该方法稳定化处理白糠,可以有效保留白糠营养功能性成分,延长货架期。

灵芝UDP-葡萄糖4-差向异构酶酶学性质研究及其应用

【背景】灵芝多糖是灵芝的重要活性物质之一。UDP-葡萄糖4-差向异构酶(UDP-glucose 4-epimerase,UGE,EC 5.1.3.2)是灵芝多糖合成途径中糖供体生成的重要酶,其参与了UDP-葡萄糖与UDP-半乳糖的相互转化,与多糖中半乳糖残基含量密切相关。【目的】通过对来源于灵芝的UGE基因进行异源表达,丰富灵芝多糖糖供体合成途径重要酶的酶学特性信息,深入了解灵芝多糖代谢合成途径。【方法】以灵芝菌株(Ganoderma lingzhi)CGMCC 5.26的cDNA为模板,克隆得到UGE基因GL30389,并在Escherichia coli BL21(DE3)中诱导表达,产物纯化后进行酶学性质、酶动力学、底物专一性及转化率的研究。【结果】灵芝UGE的分子量为45 kDa。最适反应pH值为6.0,在pH 7.0−9.0范围内有较好的稳定性;最适反应温度为30℃,温度在40℃时稳定性最好。Fe^(2+)和Mg^(2+)对UGE有激活作用。以UDP-葡萄糖为底物时,Km为0.824 mmol/L,V_(max)为769.230μmol/(L·min),k_(cat)为1.333 s^(−1), k_(cat)/K_(m)为1.618 L/(mmol·s)。灵芝UGE对D-葡萄糖、半乳糖醛酸及N-乙酰葡萄糖胺有催化活性。通过优化pH、温度、底物与酶的配比、添加金属离子将转化率从16.0%提升至39.4%。【结论】灵芝UGE与植物来源的UGE酶学性质较为相似,其催化效率优于大部分细菌来源的UGE。本研究丰富了灵芝多糖糖供体合成途径重要酶的酶学特性信息,有利于深入了解灵芝多糖代谢合成途径。

代谢工程强化脱氮副球菌DYTN-1去除氮素污染物

【目的】脱氮副球菌(Paracoccus denitrificans)是一种环境友好的α-变形菌纲菌株,在有氧条件下也可进行反硝化过程,具有较好的脱氮能力。本研究以脱氮副球菌DYTN-1为底盘细胞,筛选氮素诱导型启动子用于强化硝化和反硝化途径,进而达到代谢工程强化脱氮副球菌DYTN-1去除氮素污染物的目的。【方法】通过接合转移的方法分别将过表达amoA、amoB、hao和nirS基因的重组质粒导入脱氮副球菌DYTN-1细胞中。经过荧光定量检测和氮素定量检测对脱氮副球菌DYTN-1的基因元件和氮去除能力进行表征。【结果】从基因组中挖掘了6个受NO_(2)^(‒)、NO_(3)^(‒)和NH_(4)^(+)诱导的启动子,诱导差异为2‒26倍;且过表达nirS的菌株用2 g/L KNO_(3)处理24 h后培养基中NO_(3)^(‒)的残余量为野生型菌株的67%。同时过表达hao和nirS基因的菌株在用1 g/L NH_(4)Cl和2 g/L KNO_(3)处理12 h后,其NO_(3)^(-)的剩余量仅为野生型菌株的50%,且最终总氮的降解效率达79.5%,剩余总氮仅为野生型菌株的一半。【结论】上述研究表明,利用筛选获得的启动子工具在P.denitrificans DYTN-1中进行代谢工程改造强化氮素污染物的去除具有可行性。

泸型酒酒醅与窖泥中梭菌群落结构、演替和功能差异

梭菌对泸型酒风味品质的发酵形成具有重要作用,但目前对酒醅和窖泥中梭菌群落的物种组成、发酵演替规律以及代谢功能的差异尚缺少深入认识。采用分子微生态学技术,在种水平上对比了同一窖池的酒醅和窖泥中梭菌纲细菌群落的结构差异和演替规律,并通过纯培养方法分离和评价了梭菌菌株的主要挥发性脂肪酸组成差异。结果表明,窖泥发酵过程中梭菌纲细菌和总细菌的基因拷贝数比值相对稳定(71.5%–91.2%),而酒醅中梭菌的变化则较大(0.9%–36.5%)。酒醅中优势梭菌纲细菌主要是梭菌属(Clostridium,19.9%)、沉积物菌属(Sedimentibacter,8.8%)和氢孢菌属(Hydrogenispora,7.2%),而窖泥中主要为氢孢菌属(57.2%)、沉积物菌属(5.4%)和产己酸菌属(Caproiciproducens,4.9%)。窖泥及酒醅发酵过程中梭菌群落结构差异显著(P=0.001)。分离获得的20株梭菌菌株具有不同的产挥发性脂肪酸能力。结果表明,窖池中梭菌纲细菌群落存在时空异质性,其结构和功能差异对泸型酒风味形成具有影响。

食源性致病性大肠杆菌O157:H7和O55:H7特异性噬菌体的分离与鉴定

【背景】肠出血性大肠杆菌(enterohemorrhagic Escherichia coli,EHEC)O157:H7和肠致病性大肠杆菌(enteropathogenic E.coli,EPEC)O55:H7是2株常见食源性致病菌,能导致腹泻及肠道外疾病,其特异性噬菌体具有制备新型抗菌制剂的应用前景。【目的】分离能特异裂解O157:H7和O55:H7的噬菌体,并分析其生物学特性和基因组特征,探索致病性大肠杆菌防控的抗生素替代方法。【方法】利用双层平板法从环境水样中分离噬菌体,对其形态、感染复数、宿主范围、一步曲线等生物学特性进行鉴定,使用Illumina MiSeq平台对其全基因组进行测序,利用RAST、Prokka、BLASTp等软件进行生物信息学分析。【结果】分别以E.coli O157:H7和O55:H7为宿主分离出2株特异性烈性噬菌体:vB_EcoM_P251和vB_EcoM_P255,均属于肌尾病毒科(Myoviridae)。最佳感染复数均为1,在培养15 min内能以91.9%和90.8%的速率吸附到宿主细胞上,而且在37−60℃、pH 4.0−11.0条件下保持高且稳定的活性;P251仅对大肠杆菌O157:H7和O78:H11菌株具有感染性,P255对O55:H7、O157:H7等11株不同血清型的EHEC和EPEC均具有感染性。P251基因组全长为136254 bp,P255基因组全长为111068 bp,GC含量分别为37%和35%;分别含有227、173个开放阅读框(open reading frame,ORF),其中,80、73个ORF与已知功能基因具有显著相似性;P251还含有2个tRNA。比较基因组显示,P251和P255基因组在其48%的长度上共享72.24%的核苷酸同一性。【结论】分离鉴定了2株新的O157:H7和O55:H7噬菌体P251和P255,宿主范围广泛,具有防控食源性致病性大肠杆菌的潜力。

泸型酒中层酒醅真菌群落的发酵演替规律

考察泸型酒发酵过程中中层酒醅真菌群落的演替规律，探讨菌群演替与环境因子变化的相关性．采用高通量测序技术分析泸型酒中层酒醅真菌群落的演替规律，并运用Manteltest分析不同发酵阶段的真菌群落演替与环境因子变化的相关性．结果表明，中层酒醅发酵过程中存在155个属的真菌，以Kazachstania、Aspergillus、Thermoyces、Thermoascus和Eurotium为主（相对丰度〉0．5％）．通过聚类分析可将酒醅发酵过程划分为3个阶段：阶段Ⅰ（0．4d），阶段Ⅱ（5-17d）和阶段Ⅲ（18．40d），且3个阶段的酒醅真菌群落结构差异显著（P〈0．05）．Metastats分析发现，阶段Ⅱ酒醅真菌群落中Kazachstania的相对丰度比阶段嘘著升高（P〈0．05），而Trichomonascus、Xeromyces、Thermomyces、Paecilomyces、Aspergillus和Thermoascus相对丰度显著降低（P〈0．05）．与阶段Ⅱ相比，阶段Ⅲ酒醅真菌群落中Kazachstania相对丰度显著增长（P〈0．05），Thermomyces、Thermoascus、Aspergillus、Wickerhamomyces和Paecilomyces相对丰度显著下降（P〈0．05）．Manteltest分析发现，阶段Ⅰ的真菌菌群演替与酒醅水分含量呈显著线性相关（P〈0．05），而阶段Ⅱ和阶段Ⅲ的真菌菌群演替与酒醅温度、水分、酸度、乙醇浓度变化均没有显著相关性（P〉0．05）．本研究表明，泸型酒中层酒醅中真菌群落在不同发酵阶段结构差异显著，且酒醅水分变化与发酵前期（0-4d）真菌群落演替具有显著相关性，结果可为进一步阐明泸型酒发酵过程微生物酿造机理奠定研究基础．（图3表3参29）

浓香型白酒发酵过程中窖内古菌群落分布特征

泥窖池多菌种固态发酵是浓香型白酒的典型特点,其中古菌是重要的酿造功能菌,但目前对发酵过程古菌的群落分布及多样性尚缺乏研究。采用高通量测序技术,分析了浓香型白酒发酵过程酒醅与窖泥中古菌的生物量、群落组成与演替规律,并通过共现性网络分析了古菌与细菌的潜在互作关系。结果表明,窖泥中古菌平均生物量约是酒醅的200倍,两者之间古菌群落的结构差异不显著(r=0.017,P=0.074),但演替规律存在显著相关性(r=0.30,P=0.03)。甲烷杆菌属Methanobacterium是酒醅与窖泥中丰度占比最高的古菌,其他优势群类依次为甲烷八叠球菌属Methanosarcina、甲烷粒菌属Methanocorpusculum、甲烷囊菌属Methanoculleus和甲烷短杆菌属Methanobrevibacter。共现性网络分析显示甲烷杆菌属在酒醅与窖泥中与多数细菌为正相关,特别是与窖泥中主要细菌氢孢菌属Hydrogenispora和产己酸菌属Caproiciproducens。研究结果揭示了浓香型白酒窖池中古菌群落的时空分布特点及潜在功能。

巴斯德毕赤酵母不同生长阶段内参基因的筛选与验证

【背景】巴斯德毕赤酵母(Komagataella phaffii)是一种甲基营养型酵母,近年来作为生产重组蛋白和构建生物合成途径的细胞工厂受到广泛关注。实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR,RT-qPCR)是巴斯德毕赤酵母表达系统研究中一种快速、高效的基因表达水平检测技术,但需要进行归一化处理才能保证所得结果的可靠性。【目的】筛选并验证巴斯德毕赤酵母在不同生长阶段最稳定的内参基因用于精准归一化RT-qPCR的结果。【方法】通过转录组数据分析初步筛选出16个候选内参基因(rps8b、rpl35a、rpl10、eif5a、rpl19a、por1、rpl23b、0887、tif1、ole1、rpl14b、gs、sun、sdh2、trx1和ccp1)。通过RT-qPCR技术得到候选内参基因的Ct值,利用qBASE软件中的geNorm程序综合NormFinder算法评估内参基因的表达稳定性。【结果】通过geNorm分析得出精准归一化所需的最佳内参基因个数为2,最稳定的基因是rpl19a和tif1,NormFinder分析得到稳定性最高的内参基因为tif1。此外,利用甲酸脱氢酶编码基因fdh和乙醇脱氢酶甲醛脱氢酶双功能酶的编码基因afdh对候选内参基因进行验证。【结论】巴斯德毕赤酵母不同生长阶段的RT-qPCR进行精准归一化需要tif1和rpl19a这2个内参基因,为相关功能基因的表达定量提供了可靠的分析依据,补充了RT-qPCR分析中的内参基因,为巴斯德毕赤酵母不同生长阶段的基因表达调控及其应用研究提供了新的参考。