生物工程在食品领域的研究与应用进展

随着人民生活水平的改善，对食品品质的要求不断提升，食品产业必须引入先进技术和理念才能应对新时代的市场需求。生物工程作为食品产业的核心技术之一，对食品原料加工、食品添加剂开发、食品防腐技术革新等产生重大影响。随着“健康中国2030”计划的实施，生物工程将在食品领域中扮演更加重要的角色，作者针对近年来食品生物工程领域的研究进展进行综述，为相关产业升级提供借鉴。     

海参硫酸软骨素的荧光标记方法

海参硫酸软骨素是海参体壁的重要组成物质之一,已被证实具有多种生理调节功能,在功能食品开发方面 展现出良好的应用前景。与其他碳水化合物类似,海参硫酸软骨素缺乏特异的发色及发光基团。基于此背景,本研 究旨在对海参硫酸软骨素进行荧光标记。以6-氨基荧光素为荧光染料并配合溴化氢活化法成功对该多糖进行了荧光 衍生,每分子标记产物中约含4.4分子荧光染料,其最佳荧光激发波长为495 nm、发射波长为520 nm。分子质量测 定、硫酸根质量分数测定及傅里叶变换红外光谱比较分析的结果表明,标记前后多糖的结构特征未发生明显变化, 标记产物在中性及碱性环境中展现出较强的荧光强度及稳定性,溶液环境中的NaCl对标记产物的影响有限。海参 硫酸软骨素荧光标记方法的建立为后续研究该多糖的吸收代谢过程、功能机理、生物分子间相互作用等科学问题提 供了有利条件。     

ε-聚赖氨酸抗菌涂层制备及在淡水鱼保鲜中的应用

为延长淡水鱼常温保存货架期，本实验以ε-聚赖氨酸（ε-polylysine，ε-PL）、双(2-乙己基)磺基丁二酸钠（sodium bis(2-ethylhexyl) sulfosuccinate，AOT）为原料，通过一步静电组装技术制备ε-PL-AOT抗菌保鲜膜涂层，并对其分子结构、涂层稳定性和抗菌性能等进行研究；以草鱼鱼片为研究对象，初步评价了其保鲜效果。结果表明：在pH 2、ε-PL和AOT质量浓度分别为1.5 g/100 mL和3 g/100 mL条件下，可形成水不溶、乙醇可溶的稳定复合物ε-PL-AOT；质量分数2%的复合物乙醇溶液可以在保鲜膜表面形成稳定涂层，并对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有明显抗菌效果。应用实验结果显示，相比普通市售聚乙烯保鲜膜，ε-PL-AOT抗菌膜具有明显保鲜效果，处理的鱼肉在37 ℃条件下放置24 h后表面菌落总数低于1×104 CFU/g，满足GB 4789.2—2016《食品安全国家标准?菌落总数测定》肉制品一级鲜度标准。本研究中ε-PL-AOT复合物涂层制备工艺简单、稳定性好、保鲜效果显著，具有工业化生产前景，为ε-PL在食品保鲜包装材料领域的产品开发提供了参考。     

基于人工神经网络的海参岩藻聚糖硫酸酯酶解模型建立及抗氧化活性研究

本文以海地瓜岩藻聚糖硫酸酯为原料,用自主筛选的海洋细菌Flavobacteriaceae sp. CZ1127产生的FUCase酶解制备低分子质量产物(Am-LMF),随机选取80组酶解数据作为训练样本用于构建误差反向传播神经网络(BP网络),剩余10组作为预测样本检验网络的性能。建立起网络输入为酶浓度和酶解时间,输出为酶解产物分子质量的对数的单隐层BP网络模型(BP-ANNs),通过优化设计,确定BP网络隐层节点数为7,隐层传递函数为logsig,输出层传递函数为purelin,训练函数为trainlm,并固定最优网络权值,使BP-ANNs经74次训练后,均方误差达到0.01以下,经测试网络预测值和实测值的相对误差控制在1.06%以内。经测定,不同分子质量的Am-LMF对超氧阴离子的清除能力具有显著差异。结果表明,本文成功建立了用于分子质量预测的海参岩藻聚糖硫酸酯酶解的人工神经网络,可为今后试验和实际生产中制取不同分子质量的SC-FUC及其构效关系的研究提供依据。     

玉米麸皮阿拉伯木聚糖提取工艺优化及其凝胶特性研究

为进一步挖掘玉米麸皮的附加价值、提升阿拉伯木聚糖(AX)的加工及应用,本研究以此为原料,采用碱法制备对其提取工艺进行优化,并探究其凝胶特性。以玉米深加工副产物麸皮为原料,采用Ba(OH)₂提取AX,以料液比、提取温度、提取时间构建三因素三水平的响应面优化实验,并对优化后的多糖进行单糖组成、分子量、阿魏酸含量等结构表征。在此基础上,利用漆酶氧化交联AX,探究AX凝胶的形成条件、凝胶结构及热稳定性等参数。结果表明,优化后AX提取条件为料液比1:44(g:mL)、提取温度69℃、提取时间6.3 h,得率为23.07%±1.15%。制备得到的AX主要由阿拉伯糖和木糖组成,Ara/Xyl为2.28±0.11,重均分子量为265±6.68 kDa,阿魏酸含量为9.6±0.32 mg/100 g。AX经漆酶氧化交联后在pH2.0条件下可形成稳定的凝胶结构,扫描电镜观察微观结构为致密的多孔凝胶结构且具有良好的热稳定性。本研究制备的阿拉伯木聚糖及其凝胶具有良好的理化特性,在改善食品的质构品质、功能因子的包埋和控制释放等方面具有一定的应用潜力。本文为玉米加工副产物的深加工及阿拉伯木聚...     

枯草芽孢杆菌KC-WQ发酵液中抗菌脂肽的分离鉴定及发酵条件优化

本文研究了一株枯草芽孢杆菌KC-WQ的胞外分泌物的抑菌效果及功效成分。实验发现枯草芽孢杆菌KC-WQ对大肠杆菌（Escherichia coli）、沙门氏菌（Salmonella enterica subsp. enterica）和嗜水气单胞菌（Aeromonas hydrophila）均有明显的抑菌效果,其中对沙门氏菌的抑制效果最为显著。在此基础上,采用酸沉淀法分离抗菌成分,通过薄层色谱法（TLC）、高效液相色谱法（HPLC）、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）分析结构发现,该菌株分泌抗菌物质为脂肽类,分子量分布在1030.5~1491.4 Da之间,主要由伊枯草菌素（Iturin）、表面活性素（Surfactin）和芬荠素（Fengycin）组成,最小抑菌浓度为0.8 mg/mL。该脂肽成分经热处理（105 ℃,20 min）后,仍保持良好的抗菌效果。采用响应面法对KC-WQ的发酵条件进行优化,得到最佳发酵条件为:初始pH为6.0,发酵温度为36 ℃,摇床转速为208 r/min,预测粗产物产量为1.311 g/L,后经实验验证,实际产量可达1.236 g/L。上述结果表明,枯草芽孢杆菌KC-WQ具有良好的抗菌性能和加工性能,可作为抑菌成分,在食品保藏和抗菌包装材料开发中具有应用前景。     

3种低值海参中海参多糖的提取分离及化学组成研究

海参是我国重要的经济水产品,具有多种营养及生理调节功能。海参多糖是海参的主要功效成分之一。文中以3种低值海参-黄玉参(Stichopus naso)、沙参(Holothuria floridana)及土耳其参(Holothuria tubulosa)为实验原料,在利用分子生物学方法确认其种属的基础上,提取其中的海参多糖,并利用阴离子交换层析分离纯化出海参硫酸软骨素及海参岩藻聚糖硫酸酯2种组分。分别采用柱前衍生-HPLC法、离子色谱法及高效凝胶排阻色谱法分析各样品的单糖组成、硫酸根含量及分子质量。结果表明:海参多糖及其组分的化学组成随海参来源的不同而存在差异。