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。     

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。     

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。     

解淀粉芽孢杆菌与大肠杆菌合成血红素的共培养体系构建及优化

通过将前体5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic acid, 5-ALA)合成模块和5-ALA合成血红素模块分别设计在解淀粉芽孢杆菌与大肠杆菌中，构建了血红素合成共培养体系，实现了血红素的积累。首先，重构解淀粉芽孢杆菌的高谷氨酸合成代谢流方向，改善谷氨酸流向血红素前体5-ALA的效率，并在大肠杆菌中表达5-ALA合成血红素的7个途径基因。通过对上述2株工程菌共培养发酵实现了血红素积累。此外，通过适配性优化关键途径基因、阻遏竞争途径代谢流、载体工程以及发酵过程优化等策略来进一步改善共培养体系合成血红素的能力，获得了65.38 mg/L的血红素积累。该研究首次采用共培养体系从葡萄糖生产血红素，为其他天然产物的生物合成提供了崭新的思路。