多组学技术及其在食品研究中的应用

近年来,组学因其在揭示生物体内复杂生化作用及宏观调控动态网络体系机制方面作用突出,受到食品和营养领域研究学者的广泛关注,并已被应用于食品领域研究中。文章从组学基本概念出发,重点阐述了基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学在食品领域的应用研究,并展望了利用组学工具进行食品原料控制、品质提升与安全机理剖析的应用前景。     

氯化铵对紫色红曲霉固态发酵红曲色素和桔霉素合成的双向调控作用

研究了氯化铵对紫色红曲霉M3103次级代谢产物中红曲色素和桔霉素合成代谢的影响及其调控机制。结果表明:在以红米为固态发酵基质的培养基中外加氯化铵能显著提高红曲色素产量,降低桔霉素产量;通过高效液相色谱-紫外可见光全波长扫描分析红曲色素组成,发现添加氯化铵显著提高了红曲黄色素和橙色素的产量;通过实时荧光定量PCR检测,红曲色素合成关键基因mppC、mppD、mppE、MpFasA2和MpPKS5的表达量与空白组相比均显著上调,而桔霉素合成关键基因ctnA和PksCT的表达量与空白组相比均显著下调。固态发酵中添加适量的氯化铵可影响紫色红曲霉M3103对营养物质吸收和代谢,有利于促进红曲色素尤其是黄色素的生物合成,抑制桔霉素的合成。     

代谢组学在食品品质研究中的应用进展

随着经济的快速发展和生活水平的不断提高,食品的营养价值、品质安全受到人们的广泛关注。代谢组学是继基因组学、转录组学和蛋白质组学后的一门新兴组学,日益成为食品科学研究中一种重要的分析技术。代谢处于生命活动调控的末端,相较于其他组学,代谢组学更接近表型。作为一种新型研究手段,代谢组学从整体水平上研究生命体代谢活动和状态,对生物体系中的小分子化合物进行定性定量研究,具有高通量、高灵敏性和高准确性等特点,可以有效克服传统方法的局限性。本文概述了代谢组学的概念、研究方法、分析技术,并介绍了近年来国内外对代谢组学在食品营养、食品安全、食品加工、食品溯源及转基因食品等方面的应用与研究进展,为后续研究提供参考。     

红曲色素和桔霉素代谢调控方法的研究进展

在食品安全问题日益受到关注的今天,取代人工合成色素的天然色素具有广阔的市场前景。红曲色素是国际范围内生产量及使用量最大的天然食用色素之一,广泛应用于肉制品加工和水产品加工领域的着色。福建红曲以品质优、色价高的特点,在国内外享有极高声誉,但在红曲霉代谢过程中同时会合成真菌毒素桔霉素,使红曲色素在使用中存在安全隐患。我国红曲色素产品中桔霉素含量普遍偏高,制约了我国红曲产品的出口和使用领域的拓展。红曲色素和桔霉素合成呈伴生现象,常出现提高红曲色素产量的同时,桔霉素含量也相应提高的情况,因此调控红曲霉代谢过程中促进红曲色素的产生同时抑制桔霉素的产生成为解决这一矛盾的关键。文章介绍了国内外红曲色素和桔霉素的代谢调控方法的研究概况,主要包括菌种选育、发酵工艺优化及基因工程等来达到调控目的,通过掌握红曲菌代谢调控网络,研究红曲菌产桔霉素的代谢途径及途径中的代谢机制,进而综合分析调控红曲霉合成代谢桔霉素存在的问题并提出应对措施,对推动红曲产品的出口和红曲产业的健康发展具有重要意义。     

4株红曲霉发酵产生次级代谢产物的分析

目的为研究评价红曲霉产生次级代谢产物能力,选育优良菌株。方法通过建立的发酵液中γ-氨基丁酸(GABA)、红曲色素、monacolin K和桔霉素的比色法和高压液相色谱检测方法,比较了紫色红曲霉(Monascus purpureus)、丛毛红曲霉(Monascus pilosus)、红色红曲霉(Monascus ruber)、橙色红曲霉(Monascus aurantiacus)的液体发酵产生上述次级代谢产物能力。结果不同红曲霉菌株产生上述4种次级代谢产物的能力是不同的,4种红曲霉均可产生的红曲色素、monacolin K和桔霉素3种次级代谢产物,其中M.pilosus J2的monacolin K产量最高(8.1 mg/L)、桔霉素生成量最低(0.09 mg/L);M.purpureus Y4的红曲色素色价最高,为380U/mL;仅有紫色红曲霉Y4可代谢产生γ-氨基丁酸,产量约为0.2 g/L。结论不同红曲霉菌株产生γ-氨基丁酸、红曲色素、monacolin K和桔霉素这4种次级代谢产物能力存在较大差异。     

物理场辅助法对红曲霉次级代谢产物影响的研究进展

近年来,红曲霉次级代谢产物的实际应用价值越来越高。同时物理场辅助法具有选择性好、周期短、应用潜力大的特点。综述了不同物理辅助手段(超声波、微波、光照、磁效应)对红曲霉产红曲色素、Monacolin K、桔霉素等的影响情况,并且对复合物理场手段调控红曲霉次级代谢产物进行了展望。     

红曲色素组分及调控研究进展

红曲色素是由红曲霉经固态或液态发酵所产生的天然食用色素,是红曲霉的重要次级代谢产物之一,作为添加剂在食品特别是肉制品工业中有很好的应用前景。文章就红曲色素的组分及其分离纯化,红曲色素的生物合成途径,红曲色素主要调控方式的研究进行综述。     

组学技术在食源性致病菌抗逆机制研究中的应用进展

食源性致病菌是危害食品安全的罪魁祸首，可对食品工业常用的物理杀菌因子（如热）和化学杀菌因子（如消毒剂）形成抗性，从而更易引发食物中毒。这种抗性的形成，通常是多个基因、sRNA、蛋白质和多个代谢物协调作用的综合表现，涉及多个代谢网络的调控。日益成熟的组学技术为食源性致病菌抗逆相关元件的全面发掘及互作关系研究提供了坚实的技术保障，并有助于建立食源性致病菌抗逆组数据库。因此，本文综述了基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学技术在食源性致病菌抗逆机制研究中的应用进展，并对未来的发展方向进行展望，以期为遏制抗逆菌株引发的食物中毒提供理论依据。     

酵母菌高糖胁迫机制的研究进展

耐高糖酵母在高糖的发酵环境下仍能有效发酵,这与酵母的高糖胁迫机制密切相关。深刻了解耐高糖酵母的胁迫机制,对定向改造酵母菌的性能和酿酒工业具有重要意义。该文综述了耐高糖酵母的筛选和与酵母菌高糖胁迫机制相关的代谢组学、转录组学、蛋白质组学和基因组学的研究进展,为酵母菌高糖胁迫机理的进一步研究提供参考。     

Edible Filamentous Fungi from the Species Monascus: Early Traditional Fermentations,Modern Molecular Biology,and Future Genomics

Monascus spp. are filamentous fungi famous for their fermented products, especially red mold rice (RMR), a traditional fermented food in East Asian areas with a very long edible history documented back to the Han dynasty (BC 202‐AD 220) in China. Nowadays, RMR and its related products involve a very large industry from artisanal traditional fermentations to food companies to medicine manufacturers, which are distributed worldwide. Modern studies have shown that Monascus spp. are able to produce abundant beneficial secondary metabolites, such as monacolins (cholesterol‐lowering agents), γ‐amino butyric acid (an antihypertensive substance), dimerumic acid (an antioxidant), and pigments (food‐grade colorants), and some strains can also secrete citrinin, a nephrotoxic metabolite. Monascus‐related studies have received much attention because of their wide applications. However, to our knowledge, no systematic review on the progress of Monascus research has ever been published. In this review, the progress of research on Monascus is summarized into 3 stages: Monascus fermentation, Monascus molecular biology, and Monascus genomics. This review covers the past history, current status, and future direction of Monascus research, contributing to a comprehensive understanding of Monascus research progress.     

红曲霉合成莫纳克林K的研究进展

红曲霉是一种药食两用丝状真菌,广泛应用于食品、医药、生物催化等领域。莫纳克林K是红曲霉主要代谢功能活性产物,具有降脂、抗疲劳、抗菌、抗癌和保护神经等生物活性,是公认的降低胆固醇的理想药物。研究对比了红曲霉与土曲霉合成莫纳克林K基因簇的不同,阐述了红曲霉产莫纳克林K的合成途径;对莫纳克林K在医药和保健食品、饲料等领域中应用的情况和潜力进行了归纳和展望。由于天然红曲霉发酵产功能性物质过程中,伴随产生的真菌毒素桔霉素,对肾脏、肝脏、心脏和生殖系统有毒性影响,使红曲霉工业化发展受到限制。提高红曲霉的莫纳克林K产量,并降低桔霉素的产生,是解决功能红曲发展问题的重要途径。因此,从诱变育种、构建工程菌株、优化培养基、控制环境因子等方面总结了优选红曲霉高产莫纳克林K并避免桔霉素积累的技术方法。主要对红曲霉产莫纳克林K的合成途径、生物活性及应用领域、高产莫纳克林K的生物技术方法研究现状进行总结,在此基础上分析红曲霉产莫纳克林K中存在的问题,并提出建议与展望,以期为新型红曲保健食品的研究与开发提供理论依据和参考。     

利用LC-MS技术解析黑果枸杞、红果枸杞代谢物的差异

为了分析比较黑果枸杞和红果枸杞代谢物的差异。利用液相色谱质谱联用技术(LC-MS)分析其代谢产物,共检测出6 982种代谢物,包括负离子2 704个,正离子4 278个;主成分分析(PCA)分析发现,黑果枸杞和红果枸杞可以被区分开;对差异代谢物的分析发现,二者共有501种差异代谢物,其中表达量前50的差异代谢物中有7种是黄酮类物质,6种是氨基酸和多肽类物质;11个代谢通路被显著富集,其中4个和氨基酸代谢相关。本研究为深入了解枸杞中的氨基酸代谢以及对黑果枸杞和红果枸杞的差异利用提供一定依据。     

金黄色葡萄球菌污染牛奶后的代谢产物研究

为解决食品安全中存在的隐患,作者构建了气相色谱-质谱（GC-MS）结合顶空固相微萃取（HS/SPME）技术用于探究金黄色葡萄球菌的挥发性代谢产物,并结合代谢组学和基因组学分析牛奶中金黄色葡萄球菌的差异性代谢产物及其代谢途径。结果表明,金黄色葡萄球菌的差异性代谢物包括N-甲硫基甲酰胺、1-丁醇、乙酸、乙苯、均三甲苯、辛酸、苯甲酸、正癸酸、十二烷酸、乙醇、苯酚和丙二醇。之后对其进行基因组学分析得到金黄色葡萄球菌主要是以基础的生命代谢为主,明确了代谢网络中参与代谢的物质（乙醇、乙酸、1-丁醇）的代谢途径和相关基因。本研究为金黄色葡萄球菌的生物标志物研究提供了理论基础。     

Pigments of Monascus

A chemically defined medium with glutamic acid as nitrogen source was devised for the culture of two species of Monascus (M. ruber and M. purpureus), resulting in optimum production of their pigments and their chemical structures (both free and complexed) were compared. Structural data on two major complex pigments in aqueous solution were obtained by IR, UV, NMR and MS. They were free pigments linked to glutamic acid by amino groups, where nitrogen replaced the pyronoid oxygen.     

红曲黄色素在不同食品体系中的应用与探讨

将红曲黄色素油树脂以直接添加或制成微胶囊粉末添加到不同食品体系（液体、半固体和固体）中,采用分光测色仪考察颜色变化,分析其在不同食品体系中的稳定性,进一步对其变色的原因及机理进行探讨。结果表明,在软饮料体系中添加红曲黄色素能保持产品鲜艳的黄色,但在黄油曲奇饼干和卡仕达酱中,红曲黄色素的添加会使产品颜色变红,其中微胶囊在卡仕达酱中对色素的色调具有一定的保护作用。红曲黄色素（未知色素组分,非红曲素）能够与食品中未解离的氨基反应生成红色色素,从而导致其颜色色调变红。     

Production and antioxidant activity of alcoholic beverages made from various cereal grains using Monascus purpureus NBRC 5965

Monascus sp., which produces red pigments, has been utilized for brewing red alcoholic beverages and fermented foods in China and Okinawa, Japan. Novel red alcoholic beverages with antioxidant activity were made from cereal grains of various colours utilizing the saccharifying activity of Monascus purpureus NBRC 5965. The alcoholic beverage made from black rice and beni koji prepared with M. purpureus NBRC 5965 showed a deep red colour, and the DPPH radical scavenging activity of the alcoholic beverage made from black rice and beni koji was around a 3300 µm Trolox equivalent/mL‐beverage. The antioxidant activity of this alcoholic beverage is thought to be a result of the combination of Monascus pigments and black rice anthocyanin. The DPPH radical scavenging activity and inhibitory activity of lipid peroxidation of an alcoholic beverage made with beni koji were higher than those of an alcoholic beverage made with ki koji prepared with Aspergillus oryzae. Copyright © 2016 The Institute of Brewing & Distilling     

红曲色素高产菌的诱变选育与发酵优化

红曲红是一种由红曲霉生产的具有较高药用及营养价值的天然色素。为提高红曲红液态发酵产量,利用常压室温等离子体诱变技术(ARTP)对紫红曲霉（Monascus purpureus）LBBE进行诱变并优化了发酵条件。确定ARTP诱变条件为：红曲霉孢子浓度107个/mL、通气量10 SLM、功率80 W、诱变时间42 s。上述诱变条件下,经10轮诱变,红曲霉正向突变率从44.6 %降至3.8%,突变株LBBE-15的红曲红色价达到1 244 U/mL,较出发菌株提高1.26倍。红曲霉培养条件优化确定为：接种体积分数7%、硫酸锰1 g/L、初始pH 3.7。优化后的红曲红色价达到1 376 U/mL。50 L罐分批发酵显示,红曲红色价为642 U/mL。该研究结果为实现工业大规模生产提供了数据参考。