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应用拉曼光谱技术无损快速检测四季豆新鲜度

食品科学 2024年第12期45卷 276-284页

作者：吴明慧孙梦蔡妮霏姚卫蓉于志龙谢云飞江南大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室江苏无锡214122

本研究提出一种基于拉曼光谱技术无损快速检测四季豆新鲜度的方法。通过采集在不同贮藏时间四季豆样本的拉曼光谱,同时检测可以指示其新鲜度变化的理化指标,包括质量损失率、总色差?E、硬度、抗坏血酸含量以及叶绿素含量,用化学计量学... 详细信息

本研究提出一种基于拉曼光谱技术无损快速检测四季豆新鲜度的方法。通过采集在不同贮藏时间四季豆样本的拉曼光谱,同时检测可以指示其新鲜度变化的理化指标,包括质量损失率、总色差?E、硬度、抗坏血酸含量以及叶绿素含量,用化学计量学方法将四季豆光谱数据与理化指标值进行关联,实现对四季豆的无损快速检测。分别比较基线校正、高斯滤波、归一化、标准正态量变换等方法对拉曼光谱进行预处理的效果,建立四季豆新鲜度指标全波数和优选波数的偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)和主成分回归(principal component regression,PCR)模型。采用回归系数法优选拉曼光谱的特征波数,简化后各指标PLSR模型的校正集相关系数(r_(c))均大于0.92,预测集相关系数(r_(p))均大于0.89,剩余预测偏差均大于2.0;PCR模型的r_(c)均大于0.79,r_(p)均大于0.73。因此,本研究结果表明,应用拉曼光谱技术可实现四季豆新鲜度的无损快速检测。

关键词：拉曼光谱无损检测快速检测四季豆新鲜度

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基于磷脂酶水解圈定向筛选高效聚对苯二甲酸乙二醇酯降解酶

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微生物学报 2024年第3期64卷 745-754页

作者：徐翰蔡忆梅陈晓倩黄青松吴敬陈晟颜正飞江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122 江南大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室江苏无锡214122 江南大学教育部食品安全国际合作联合实验室江苏无锡214122

【目的】目前自然环境中聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)废弃物的积累严重威胁生态健康,因此PET的降解问题已成为全球性的热点问题。生物酶法降解PET技术以其绿色环保而备受关注,但天然PET降解酶的催化活性普遍偏... 详细信息

【目的】目前自然环境中聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)废弃物的积累严重威胁生态健康,因此PET的降解问题已成为全球性的热点问题。生物酶法降解PET技术以其绿色环保而备受关注,但天然PET降解酶的催化活性普遍偏低,亟待进一步定向改造。现阶段定向进化为快速提高PET降解酶催化性能提供了可能,其中筛选方法是成功获得高性能突变体的关键所在。本研究旨在提出一种新型高效灵敏的筛选方法并应用于褐色喜热裂孢菌(Thermobifida fusca)来源角质酶Tfu-0883的定向改造,以期快速获得PET降解活性提高的突变体。【方法】基于易错PCR构建突变体文库,涂布于卵黄磷脂平板,以水解圈的大小作为筛选指标获得PET降解活性提高的突变体;对突变体进行酶学定性并筛选出潜在的分子改造位点,最终获得高性能突变体。【结果】从卵黄磷脂平板中挑取水解圈直径最大的单菌落,即突变体H10(N2D/D94H/A149E),其PET降解能力是野生型的1.5倍,最适温度与pH分别为60℃和8.0。突变体H10中第2位和第149位氨基酸残基远离底物结合凹槽,其突变会导致酶蛋白稳定性下降;第94位氨基酸残基则位于底物结合凹槽附近,由负电荷氨基酸Asp突变为正电荷氨基酸His,有利于吸附在带负电荷的PET表面,是突变体H10降解能力提升的关键因素;随后将野生型的第94位氨基酸残基Asp分别突变为His及同为正电荷且空间位阻更小的Lys和Arg,突变体D94H、D94K和D94R对PET降解能力均有提升,其中,突变体D94K降解PET能力是野生型的3.6倍。【结论】本研究基于磷脂酶水解圈构建了一种新的PET降解酶定向筛选方法,以此获得了降解活性提高的突变体,并证实角质酶Tfu-0883第94位氨基酸残基位点具有提升其PET降解活性的潜在能力。

关键词：定向进化 PET降解水解圈热稳定性分子改造

食用油脂热烹饪油烟组分特征、健康风险及其影响因素的研究进展

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食品科学 2024年第12期45卷 324-339页

作者：叶展罗舒凡吕亚萍熊远夷刘元法江南大学食品学院食品科学与资源挖掘全国重点实验室江苏无锡214122

热烹饪是中式烹饪中食用油最主要的应用场景之一。食用油在加热烹饪过程中产生的烹饪油烟,是由多种有机物和固体颗粒物等组成的复杂固液气成分,对室内空气和人体健康产生不良影响。本文首先综述了食用油脂烹饪油烟中两大类主要危害物,... 详细信息

热烹饪是中式烹饪中食用油最主要的应用场景之一。食用油在加热烹饪过程中产生的烹饪油烟,是由多种有机物和固体颗粒物等组成的复杂固液气成分,对室内空气和人体健康产生不良影响。本文首先综述了食用油脂烹饪油烟中两大类主要危害物,即颗粒物和挥发性气体成分的组分特征,及其在油脂热烹饪过程中的排放情况,并进一步总结了热烹饪油烟暴露程度对人群呼吸系统疾病和其他健康风险的影响;其次,从热烹饪方式、烹饪食材种类和食用油品质和基本性质的角度,探讨了食用油热烹饪油烟的主要影响因素;最后,对基于食用油热烹饪油烟气组分特征优化油脂加工技术,开拓未来油脂加工新工艺、新材料、新途径,实现食用油脂精准适度加工和绿色低耗加工,制造高品质营养健康中式烹饪食用油进行了展望。本文将为未来油脂科技发展提供一定参考,对于提升我国食用油营养品质和食用安全性,助力实现“健康中国”和“双碳”战略目标可能具有一定的指导意义。

关键词：食用油烹饪油烟油脂品质健康风险未来油脂绿色加工技术

空间偏移拉曼光谱分析技术及其在食品次表层检测中的应用

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光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1201-1208页

作者：刘振方黄敏朱启兵赵鑫闫胜琪江南大学轻工过程先进控制教育部重点实验室江苏无锡214122

空间偏移拉曼光谱(SORS)是一种应用于浑浊/分层介质深层无损检测的新型拉曼光谱分析技术。分层物质不同深度的拉曼信号随传输距离增加对探测器的贡献产生规律性变化,SORS技术通过采集偏移激光入射点不同距离的拉曼光谱,结合最佳偏移距... 详细信息

空间偏移拉曼光谱(SORS)是一种应用于浑浊/分层介质深层无损检测的新型拉曼光谱分析技术。分层物质不同深度的拉曼信号随传输距离增加对探测器的贡献产生规律性变化,SORS技术通过采集偏移激光入射点不同距离的拉曼光谱,结合最佳偏移距离信号增强、次表层谱峰识别、次表层信号分离等方法降低表层的干扰,获取纯净的次表层物质拉曼信号,然后借助拉曼的分子特异性实现无损的次表层物质定性和定量检测。介绍了空间偏移拉曼光谱技术的基本概念及测量技术,详细阐述了空间偏移拉曼光谱数据的分析方法及该技术在食品次表层检测中的应用,讨论了空间偏移拉曼光谱技术的限制条件并展望了该领域的未来发展。

关键词：空间偏移拉曼光谱次表层无损检测食品品质检测信号识别信号分离

自组装固定化多聚磷酸激酶用于合成ATP和GTP

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食品与发酵工业 2024年

作者：胥睿睿杨凤玲孙晓源卢杰王阳康振李江华江南大学未来食品科学中心江南大学糖化学与生物技术教育部重点实验室江南大学工业生物技术教育部重点实验室

多聚磷酸激酶(polyphosphate kinase)能够利用广泛分布、成本低廉且稳定的多聚磷酸盐作为磷酸基供体，用于合成ATP和GTP，后者为细胞提供必要的能量并参与合成众多含磷酸重要化合物。该文旨在借助合成生物学新技术，通过多聚磷酸激酶催... 详细信息

多聚磷酸激酶(polyphosphate kinase)能够利用广泛分布、成本低廉且稳定的多聚磷酸盐作为磷酸基供体，用于合成ATP和GTP，后者为细胞提供必要的能量并参与合成众多含磷酸重要化合物。该文旨在借助合成生物学新技术，通过多聚磷酸激酶催化、高效廉价地合成ATP和GTP。首先根据不同多聚磷酸激酶家族对不同底物催化能力的分析，筛选了属于多聚磷酸激酶第二家族、来源于Deinococcus radiodurans的聚磷酸激酶DrPPK2，验证了其同时合成ATP和GTP的活性。接着优化了反应体系中的pH、Mg2+浓度和催化温度，大幅提高了其合成GTP的效率，最高转化率超过了92%。为了简化催化流程、节约合成成本，通过添加自组装标签CipA，实现了DrPPK2的自组装固定化，通过离心可获得高纯度蛋白并实现酶的重复利用，首轮转化率大于90%，有效重复效率超过10次。该研究提供了一种方便、高效且易于扩大规模的ATP和GTP生物合成自组装固定化系统，为其他含磷酸的化合物合成提供了借鉴。

关键词：聚磷酸激酶 ATP GTP 催化体系优化自组装固定化

蜡样芽孢杆菌胶原蛋白水解酶异源表达与胶原蛋白肽酶法制备

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食品与发酵工业 2024年

作者：刘平胥睿睿黄浩唐瑶王阳康振江南大学糖化学与生物技术教育部重点实验室江南大学工业生物技术教育部重点实验室江南大学未来食品科学中心

胶原蛋白肽广泛应用于化妆品与保健品，主要依赖于物理和化学降解法制备。相比较，酶法降解制备胶原蛋白肽由于降解条件温和、分子质量可控等特点具有更大优势。该研究旨在挖掘并实现一种具有商业化潜在价值的胶原蛋白水解酶的高效表达... 详细信息

胶原蛋白肽广泛应用于化妆品与保健品，主要依赖于物理和化学降解法制备。相比较，酶法降解制备胶原蛋白肽由于降解条件温和、分子质量可控等特点具有更大优势。该研究旨在挖掘并实现一种具有商业化潜在价值的胶原蛋白水解酶的高效表达制备，实现胶原蛋白肽的酶法制备。首先，通过密码子优化合成了蜡样芽孢杆菌来源的胶原蛋白水解酶ColVD021编码基因，通过N-端序列截短优化，实现了ColVD021-Δ30在大肠杆菌中的活性表达(8.96 ± 0.21)U/mL。进一步通过优化添加金属离子Zn2+和Ca2+，ColVD021-Δ30的表达水平提高至(16.24 ± 0.21)U/mL。在此基础上，确定了ColVD021-Δ30的最适pH为7.5，最适温度为37 ℃。酶解结果表明，重组ColVD021-Δ30对不同来源的胶原蛋白均具有高降解活力，胶原蛋白肽分子质量均低于1 000 Da。此外，农副产品鸡胸软骨的酶解结果表明，ColVD021-Δ30可以直接水解粉碎的新鲜鸡胸软骨生产胶原蛋白肽。该研究实现了蜡样芽孢杆菌胶原蛋白水解酶的高效表达，并建立了胶原蛋白肽的酶法制备工艺，为工业化酶法生产胶原蛋白肽提供了解决方案。

关键词：胶原蛋白水解酶表达优化金属离子水解条件优化低分子质量胶原蛋白肽

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代谢工程改造枯草芽孢杆菌合成番茄红素

食品与发酵工业 2024年

作者：王源徐显皓刘延峰李江华堵国成吕雪芹刘龙江南大学糖化学与生物技术教育部重点实验室江南大学未来食品科学中心

番茄红素（lycopene）是一种天然抗氧化剂，被应用于食品和药品等领域。传统的植物提取法和化学合成法制备番茄红素存在环境污染大、步骤繁琐、生产成本高等缺点。微生物法合成番茄红素因可有效避免以上问题而吸引了国际广泛关注。该研... 详细信息

番茄红素（lycopene）是一种天然抗氧化剂，被应用于食品和药品等领域。传统的植物提取法和化学合成法制备番茄红素存在环境污染大、步骤繁琐、生产成本高等缺点。微生物法合成番茄红素因可有效避免以上问题而吸引了国际广泛关注。该研究在食品安全菌株枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）中构建并优化了番茄红素合成途径，实现了微生物法从头合成番茄红素。首先，在B. subtilis中异源表达番茄红素合成基因簇，实现了番茄红素的从头合成；通过优化番茄红素合成基因簇中各基因的核糖体结合位点（ribosome binding sites，RBS），使番茄红素的产量提升至0.57 mg/L。此外，利用易错PCR对RBS优化后的番茄红素合成基因簇进行随机突变，获得一株番茄红素产量提升至6.4 mg/L的突变株。其次，通过筛选番茄红素合成基因簇的表达宿主，番茄红素的产量进一步提升至15.5 mg/L。在此基础上，通过强化番茄红素合成途径和敲除竞争途径，番茄红素产量达到77.4 mg/L。最终经发酵条件优化，番茄红素在摇瓶中的产量达到91.0 mg/L。该研究为微生物法合成番茄红素奠定了基础。

关键词：番茄红素枯草芽孢杆菌代谢工程微生物发酵发酵条件优化

Aspergillus nidulans来源的α-葡萄糖苷酶分子改造及其在难消化糊精制备中的应用

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食品与发酵工业 2024年

作者：杜婧玮王蕾张定坤魏贝贝陈世恒吴敬陈晟江南大学教育部食品安全国际合作联合实验室江南大学生物工程学院江南大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室

难消化糊精是一类富含α-1，2、α-1，3、α-1，6糖苷键或环状糖链结构的可溶性糊精的总称，具有生糖指数低及促进肠道益生菌增殖的特点。难消化糊精的目前商业化主流制备工艺为酸热法，酶法制备相关研究仍然较少。难消化糊精制备的关... 详细信息

难消化糊精是一类富含α-1，2、α-1，3、α-1，6糖苷键或环状糖链结构的可溶性糊精的总称，具有生糖指数低及促进肠道益生菌增殖的特点。难消化糊精的目前商业化主流制备工艺为酸热法，酶法制备相关研究仍然较少。难消化糊精制备的关键是增加难消化的α-1，2、α-1，3、α-1，6糖苷键含量或增加产物聚合度。对构巢曲霉（Aspergillus nidulans）来源的α-葡萄糖苷酶AgdB进行改造，以增加其产物α-1，3键型或提高其产物聚合度。通过理性设计，经定点突变后获得N466D，R450H，A445S，Y202A共4个突变体。以麦芽糖为底物反应时，突变体N466D，R450H产物α-1，3糖苷键含量增加，突变体R450H，A445S，Y202A生成更高聚合度的产物。随后将突变体与野生型分别与环糊精葡萄糖基转移酶进行复配，结果表明，突变体R450H，A445S，Y202A均能有效提高产物慢消化成分，突变体N466D虽然提高了α-1，3键含量，但同时提高了α-1，4键含量，因此产物慢消化成分反而有所降低。该研究为改造α-葡萄糖苷酶，提高难消化糊精的慢消化及抗消化组分提供了新的思路。

关键词： α-葡萄糖苷酶难消化糊精分子改造体外消化

Bacillus globisporus N75 6-α-葡萄糖基转移酶在枯草芽孢杆菌中的重组表达

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食品与发酵工业 2024年

作者：刘玮琼王蕾吴敬陈晟江南大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室江南大学教育部食品安全国际合作联合实验室江南大学生物工程学院

6-α-葡萄糖基转移酶具有催化α-1，4-葡聚糖的外切水解和转糖基化功能，可通过转糖基活性产生非还原端连有α-1，6键的α-葡聚糖，可用于生产环交替糖及其分支衍生物和环异麦芽寡糖等新型功能糖。为了更好地将6-α-葡萄糖基转移酶应用... 详细信息

6-α-葡萄糖基转移酶具有催化α-1，4-葡聚糖的外切水解和转糖基化功能，可通过转糖基活性产生非还原端连有α-1，6键的α-葡聚糖，可用于生产环交替糖及其分支衍生物和环异麦芽寡糖等新型功能糖。为了更好地将6-α-葡萄糖基转移酶应用于食品领域，该研究对来源于Bacillus globisporus N75的6-α-葡萄糖基转移酶在食品安全级菌株枯草芽孢杆菌中进行重组表达，并通过表达宿主的选择及优化发酵条件进一步提高重组蛋白产量。结果表明，宿主WHS9更有利于6-α-葡萄糖基转移酶的重组表达，在20 ℃的发酵条件下，胞内外可溶性总酶活力可达2.11 U/mL；在25 ℃添加20 mmol/L海藻糖发酵48 h后，总酶活力可达到2.21 U/mL；优化发酵时间后，发酵36 h总酶活力可达3.14 U/mL，是优化前WHS9表达酶活力的196倍。该研究首次实现了6-α-葡萄糖基转移酶在枯草芽孢杆菌中的重组表达。

关键词： 6-α-葡萄糖基转移酶枯草芽孢杆菌发酵优化启动子海藻糖