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2025年 第46卷 第22期 刊出日期:2025-11-25
上一期
基于计算机视觉和深度学习的食品检测技术专栏
苹果在线分级的多尺度轻量化改进YOLOv8表面缺陷检测模型
郭志明,肖海迪,王陈,孙婵骏,江水泉,邹小波
2025, 46(22): 1-12. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250415-117
摘要
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计量指标
针对果园现场苹果分级存在的计算资源受限和表面缺陷尺度差异大的问题,本研究构建基于机器视觉的改进YOLOv8苹果表面缺陷识别模型,在提高苹果表面缺陷检测效率的同时保证检测准确率。采用自搭建的机器视觉系统采集5 500 张苹果样本的表面特征及缺陷图像,涵盖果柄、花萼的特征与黑点、腐烂、机械损伤、日灼、褐斑和裂纹6 种常见表面缺陷以及1 种环境杂物并完成特征标注。引入RepGhostNeXt和EffQAFPN算法结构,对YOLOv8(You Only Look Once version 8)检测模型的主干特征提取网络和特征金字塔进行改进。在此基础上,研究训练并比较了YOLOv8、YOLOv8n、YOLOv8+EffQAFPN、YOLOv8+RepGhostNeXt和YOLOv8+EffQAFPN+RepGhostNeXt 5 种模型,并重点对比模型在苹果表面瑕疵检测中的检测准确率和模型检测速度。研究结果表明,YOLOv8+EffQAFPN+RepGhostNeXt模型在综合检测性能上表现最佳,其整体识别准确率为94.9%,且保持了7.81 帧/s的平均检测帧率。综上,该模型能够在计算资源有限的环境下高效完成苹果表面缺陷检测任务,为实现果园现场高效便捷的苹果分级提供技术支撑。
基于增强检索生成框架的食品安全监管智能问答系统
毛典辉,王可浩,陈俊华,徐静婷
2025, 46(22): 13-22. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250408-059
摘要
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计量指标
为满足食品安全监管问答任务对模型准确性、合规性和可解释性的高要求,解决现有大语言模型(large language model,LLM)在该领域应用面临的知识召回不精准、法规解析能力不足及计算成本高等问题,本研究基于检索增强生成框架提出了一个智能问答系统,其核心是食品安全监管大语言模型(food safety regulation large language model,FSR-LLM)。通过优化数据库存储结构、检索策略及生成器,提升食品安全监管问答的质量和效率。首先构建了食品安全知识图谱(knowledge graph,KG)数据库,以结构化方式存储法规条款、食品安全标准等数据,增强模型对食品领域知识的组织与调用能力。此外,在检索阶段,设计一种大模型引导检索策略,利用LLM智能解析查询语句,在食品安全监管KG中准确地提取高度相关的信息,从而减少无关或误导性内容的召回。对于生成器(Generator)模块,基于Qwen-7B-Chat模型采用低秩适应微调,使模型更贴合食品安全监管问答的需求,同时显著降低计算成本,使其能够在单张RTX 4090 GPU上完成训练。在所提食品安全问答数据集上的实验结果表明,FSR-LLM在BLEU-4、Rouge-L和准确率指标上均优于基线模型,展现出更高的精准度和语义连贯性,为食品安全监管智能化提供了一种低成本、高效能、可扩展的解决方案。
深度学习驱动的机器视觉技术用于果蔬品质的智能感知:进展、挑战、展望
颜玉洁,俞玥,孔天宇,和法涛,李占明
2025, 46(22): 23-39. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250401-007
摘要
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计量指标
准确的果蔬品质分析对于保障食品安全、提升消费者满意度以及促进果蔬产业的可持续发展具有重要意义。近年来机器视觉技术在果蔬产业领域得到了广泛应用。传统的机器学习算法在处理机器视觉技术产生大量复杂的图像数据时通常具有局限性,其性能不能满足实际的需要。机器视觉技术与深度学习算法的融合实现了对复杂果蔬图像的高效分析和处理。基于机器视觉和深度学习所开发的果蔬品质检测系统在实际应用中取得了显著的成果,为推动果蔬产业的智能化升级提供了有力的技术支持。本综述总结了近年来深度学习驱动的机器视觉技术在果蔬品质分析领域的研究进展,并着重探讨了目前面临的挑战,展望了该领域的未来发展趋势,包括公开数据集的构建、轻量级模型和三维传感装置的开发、多模态融合、可解释性模型、便携化和小型化设备研发,以及物联网和区块链技术赋能的全产业链智能果蔬管理体系的构建,以期推动果蔬产业的技术升级与协同创新。
计算机视觉和深度学习在粮油及其制品无损检测中的应用
张书鸣,王欣,谈文娇,郑玲春,许桐,王强
2025, 46(22): 40-49. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250520-133
摘要
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计量指标
粮油安全是重要的食品安全问题之一,在全球范围受到广泛关注。因此,快速、准确、高效的检测技术对于保障粮油安全至关重要,而传统粮油检测方法存在耗时长、主观误差大、实时性差等缺点,难以满足消费者对食品品质的高要求,计算机视觉和深度学习的结合为粮油检测提供了快速、高效、非破坏性的解决方案。本文首先介绍了深度学习和计算机视觉的基本原理及其在食品检测中的优势,重点分析了卷积神经网络、长短期记忆网络、生成对抗网络等算法在粮油检测中的应用案例,展示了这些技术在提高检测精度和效率方面的显著效果,总结了计算机视觉和深度学习在粮油及其制品无损检测中的应用进展。并从优化模型鲁棒性和可解释性、开发轻量级模型以适应资源受限的检测环境等方面讨论了在粮油安全领域应用中存在的局限性和未来发展趋势,旨在推动食品检测技术向更高效、精准的方向发展。
食源性危害物防控技术专栏
基于银纳米颗粒表面增强拉曼效应对食品中组胺的快速检测
高薛莹,陆季雨,牛婉怡,方励楠,李行健,蒋彩云,王周平,马小媛
2025, 46(22): 50-58. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250514-082
摘要
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计量指标
基于表面增强拉曼光谱技术,建立一种快速检测组胺的方法。该方法采用银纳米颗粒(silver nanoparticles,AgNPs)作为增强基底,NaCl溶液作为聚集剂,以实现对组胺拉曼特征峰的有效增强。结果表明,所制备的AgNPs具有显著的拉曼增强效果,组胺分子结构所对应的拉曼特征峰分别位于640、936、997、1 029、1 097、1 134、1 257、1 313、1 425、1 563 cm-1处,这些特征峰可作为组胺检测的定量指标。通过优化AgNPs的浓缩倍数、NaCl溶液的添加量以及检测形式,在最优条件下实现了对组胺的快速灵敏检测。在10~1 000 mg/kg的范围内,1 257 cm-1处的拉曼特征峰与组胺浓度之间呈现良好的线性关系,检测限为1.21 mg/kg。此外,对鱼肉、虾肉和葡萄酒3 种实际样品进行检测,并与高效液相色谱法进行比较。结果显示,本方法的回收率在95.95%~106.26%之间,相对标准偏差在1.6%~5.9%之间,表明该方法在实际检测中具有良好的准确性和精密度。
FeSO4与甲基营养型芽孢杆菌BCN2协同诱导黄曲霉铁死亡的机制
孙晋跃,潘佳能,周文文
2025, 46(22): 59-71. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250506-019
摘要
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计量指标
为研究FeSO4诱发黄曲霉铁死亡的机制,用不同浓度FeSO4处理黄曲霉,通过铁死亡特征分析、微观结构观察等方法进行分析。结果表明,不同浓度的FeSO4均可以显著抑制黄曲霉的生长;FeSO4处理后黄曲霉菌丝活性氧水平和丙二醛含量显著升高(P<0.05),还原型谷胱甘肽(glutathione,GSH)/氧化型谷胱甘肽水平显著降低(P<0.05),促进了黄曲霉孢子的脂质过氧化。通过扫描电镜观察发现,FeSO4破坏了黄曲霉细胞的形态结构,导致细胞通透性发生改变,细胞内容物(核酸和蛋白质)和离子(Ca2+、K+和Mg2+)泄漏。转录组学结果显示,FeSO4处理会影响黄曲霉的金属离子稳态并下调GSH生成的相关基因表达水平。以上结果表明FeSO4会诱发黄曲霉铁死亡。同时分析了FeSO4与甲基营养型芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus)BCN2协同诱导黄曲霉铁死亡的机制。结果表明,FeSO4和B. methylotrophicus BCN2联合处理对黄曲霉及其生物膜具有更强的抗真菌活性,联合处理显著破坏了黄曲霉线粒体功能,从而导致三羧酸循环关键酶和ATP酶活性降低。此外,FeSO4和B. methylotrophicus处理可以显著抑制蓝莓黄曲霉的生长。本研究可为有效防治黄曲霉提供新思路。
核黄素敏化二氧化钛光催化剂的制备及其对新型食源性危害物1,3,6,8-四溴咔唑光催化降解性能
李洁,张冰清,魏然,焦龙,张晓晔,陈翔,张宾
2025, 46(22): 72-79. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250320-159
摘要
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计量指标
本研究分别采用旋蒸法和吸附法制备两种核黄素(riboflavin,Rib)敏化二氧化钛(TiO2)纳米复合光催化剂TiO2@Rib和Rib@TiO2。紫外-可见光谱分析表明,Rib的敏化作用使得两种复合光催化剂的光吸收范围从紫外光区扩展到了可见光区。扫描电镜和红外光谱分析表明,TiO2@Rib中Rib以非聚集体形式负载于纳米孔道内,而Rib@TiO2中Rib晶体主要吸附于TiO2表面。此外,TiO2@Rib水溶液贮存5 d内未见明显沉淀,具有极佳的水中分散稳定性。且TiO2@Rib表现出最高的单线态氧(1O2)和羟自由基(·OH)生成能力。在450 nm蓝光LED矩阵光源辐照60 min后,TiO2@Rib对新型食源性危害物1,3,6,8-四溴咔唑的光催化降解率达56.41%,是单纯Rib的1.64 倍。本研究可为优化构建低毒、高效食品色素敏化TiO2复合光催化剂,及其对水产品中新型食源性危害物的光催化降解应用提供新思路和实验依据。
果蔬加工与营养健康专栏
二氧化碳胁迫应激诱导联合电子束辐照对鲜切苹果品质的提升效应
栗先慧,张天天,蔚江涛,强丽月,康璐瑶,张丹,刘芳
2025, 46(22): 80-91. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250612-086
摘要
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计量指标
本研究以富士苹果为原料,将鲜切前CO2胁迫(3%,48 h)与鲜切后电子束辐照(electron beam irradiation,EBI)(2 kGy)处理联合,评估二者联合对鲜切苹果品质的影响,并初步解析其影响机制。结果表明,EBI虽能够有效杀菌但会加速组织损伤与营养流失。与第10天EBI组相比,联合处理显著增加了鲜切苹果的硬度(35.1%)与脆度(31.8%),同时显著抑制褐变,抗坏血酸损失率降低72.1%,1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基与2,2’-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)阳离子自由基清除能力显著增强。风味分析显示联合处理能够有效保留丁酸乙酯、乙酸己酯等特征酯类,显著抑制己醛、醇类等不良风味物质生成。影响机制研究表明联合处理通过双路径调控:抑制多酚氧化酶和过氧化物酶活性(峰值分别降低53.6%和28.4%),激活苯丙氨酸解氨酶(提高38.0%),显著提升谷胱甘肽还原酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶等抗氧化酶活性(提高0.2~0.7 倍);同时抑制丙二醛积累(降低30.2%)和相对电导率上升(降低26.7%),显著降低超氧阴离子自由基产生速率和H2O2含量(28.5%、29.3%),减轻氧化损伤,维持细胞膜完整性。综上,3% CO2+2 kGy EBI联合处理缓解了EBI对细胞的氧化损伤,提高了鲜切苹果品质,本研究结果可为鲜切果蔬加工提供“胁迫应激诱导+物理冷杀菌”的技术参考。
温压协同微环境对柑橘果胶甲酯酶与抑制剂的影响机制
刘祝银,李彦潼,江永利,易俊洁
2025, 46(22): 92-100. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250427-219
摘要
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计量指标
为解决超高压处理(high pressure processing,HPP)在橙汁加工中因果胶甲酯酶(pectin methylesterase,PME)残留导致浊度损失及微生物安全风险增加的问题,本研究聚焦微环境与温压协同效应对PME及果胶甲酯酶抑制剂(pectin methylesterase inhibitor,PMEI)的调控机制。通过分子克隆技术制备重组PMEI,结合圆二色光谱、荧光光谱及分子动力学模拟,系统解析多因素交互作用对酶活性及结构的影响。结果表明,0.1~0.5 mol/L范围的Ca2+浓度能够使HPP/25 ℃处理完全抑制PME活性,果胶浓度(0.1%~0.5%)对PME活性无显著调控作用,但其高浓度可引发物理干扰;在pH 7.0时HPP/60 ℃处理使PME活性降低95%以上,其二级结构发生改变,色氨酸微环境极性显著改变;在pH 7.0条件下,通过大肠杆菌异源表达的PMEI(E.PMEI)二级结构由α-螺旋向β-折叠转化并保持稳定抑制活性,而通过毕赤酵母异源表达的PMEI(P.PMEI)于酸性条件下α-螺旋结构的相对含量增加且其抑制效率提升。这些结果从分子层面阐明了温压协同pH值处理通过特异性改变酶及其抑制剂的构象动态调控其活性,本研究可为开发精准控制果胶酶活性的食品加工新技术提供理论依据。
膳食果糖的代谢特征及其致病机制的研究进展
蒋起宏,陈进宇,沈国新,陈琳
2025, 46(22): 101-111. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250412-100
摘要
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计量指标
果糖因其高甜度、低成本被广泛用作甜味剂,是加工食品及含糖饮料的核心成分。然而,过量摄入果糖已被证实与肥胖、糖尿病、高血压、癌症等多种代谢性疾病的发生发展密切相关,甚至会显著增加死亡风险。果糖在体内呈现剂量依赖性双路径代谢模式:低剂量果糖主要由小肠上皮细胞顶膜侧的葡萄糖转运蛋白5转运,经酮己糖激酶C催化首过代谢为果糖-1-磷酸,从而大幅减轻进入全身循环的果糖负荷。当摄入超载时,果糖突破肠道代谢阈值发生“溢出”,未经代谢的果糖经门静脉进入肝脏,显著激活新生脂肪生成通路,通过上调固醇调节元件结合蛋白-1c及碳水化合物反应元件结合蛋白表达从而促进脂质合成,最终诱发肝内及全身脂质沉积、肥胖和非酒精性脂肪肝,并伴随胰岛素抵抗的发生。机制研究表明,高果糖饮食可重塑肠道菌群结构,导致拟杆菌门和变形菌门微生物的丰度上升,同时伴随紧密连接蛋白(Occludin、Claudin-1、ZO-1)表达显著下调,破坏肠黏膜屏障功能,促使脂多糖易位,并激活Toll样受体4介导的全身低度慢性炎症反应。高果糖摄入还可增加嘌呤代谢中间产物产量,通过促进尿酸合成损伤血管内皮功能,进而加剧高尿酸血症的发生与发展。本综述详细描述了果糖的代谢吸收机制及其在代谢性疾病中的作用机制,旨在为开发靶向干预策略提供理论依据和新思路。
茶叶加工品质化学与营养健康专栏
制茶油对龙井茶贮藏中主要风味物质的影响
苏小琴,欧阳诗云,孔俊豪,张俊,邹新武,刘思彤,杨秀芳
2025, 46(22): 112-119. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250426-213
摘要
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计量指标
本研究制备了制茶油添加量为0.5%和3.0%的龙井茶,分别采用脱氧和未脱氧包装方式,在15 ℃、相对湿度60%条件下贮藏36 个月,利用固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术结合偏最小二乘判别分析和感官评价方法,分析制茶油添加量对龙井茶贮藏过程中感官品质和挥发性风味物质的影响。结果表明,制茶油添加量对龙井茶贮藏中产生的陈气、陈味等感官特性影响较大,3.0%制茶油未脱氧包装龙井茶贮藏36 个月,其陈气值和陈味值最高均为3.0,茶汤黄暗度最高,b*值为17.00,L*值为93.8。通过差异比较分析,在脱氧包装和未脱氧包装条件下,(Z)-己酸-3-己烯酯、4-甲基-3-戊烯-2-酮、正戊醇、1-辛烯-3-醇、正戊醛、2-甲基丁醛是0.5%与3.0%制茶油添加量龙井茶贮藏样本之间的关键差异代谢物。丙醛、1-戊烯-3-醇、己酸、(Z)-2-戊烯醇、(E)-3-己烯-1-醇、2-庚酮、甲基庚烯酮、正己醇、1-辛烯-3-醇、橙花醇、芳樟醇、二甲基硫、异丁醛、苯甲醛是脱氧与未脱氧包装龙井茶贮藏的关键差异挥发性成分。本研究可为龙井茶加工中制茶油的合理使用以及科学贮藏包装方式提供理论支撑。
花蜜香武夷红茶关键香气成分分析
林志超,陈国和,夏梦珍,王炼清,肖婉玲,王超,牛丽
2025, 46(22): 120-126. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250527-185
摘要
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计量指标
为探究武夷红茶花蜜香形成的物质基础,本研究通过感官审评、顶空固相微萃取结合全二维气相色谱-嗅闻仪-飞行时间质谱技术和相对气味活性值(relative odor activity value,rOAV),系统分析花蜜香武夷红茶中的关键香气成分。通过感官审评筛选出6 款具有典型花蜜香的武夷红茶,色谱分析共检测到331 种挥发性化合物,经嗅闻分析出41 种化合物,包括苯乙醛、橙花醛、芳樟醇等。基于rOAV>1,最终筛选出32 种关键气味活性化合物,包括芳樟醇、芳樟醇氧化产物I、β-环柠檬醛等,这些化合物被认为是构建武夷红茶花蜜香特征的核心贡献物质。本研究可为进一步分析武夷红茶花蜜香形成机理和定向加工调控提供理论基础。
贮藏条件对黄化绿茶品质与体外糖脂代谢酶抑制活性的影响
黄嫔娇,叶心恺,姜岳志,田宝明
2025, 46(22): 127-136. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250611-080
摘要
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计量指标
为探究不同贮藏条件对‘中黄1号’黄化绿茶品质特性及体外糖脂代谢酶抑制活性的影响,将茶叶分别置于25、4、-20 ℃以及真空包装25 ℃、微波25 ℃和脉冲强光25 ℃条件下贮藏12 个月,测定其感官品质、水分、茶多酚、游离氨基酸、总糖和水浸出物含量,并分析不同贮藏条件下α-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶、胆固醇酯酶和胰脂肪酶抑制活性变化规律。结果表明,随着贮藏时间的延长,-20 ℃低温贮藏较25 ℃常温贮藏能有效保持茶叶的感官品质和理化成分(P<0.05),而25 ℃常温贮藏则导致品质发生显著劣变,其酶抑制活性也呈现最大幅度降低;除胰脂肪酶外,-20 ℃低温贮藏处理组各糖脂代谢酶抑制活性总体显著高于其他处理组(P<0.05),脉冲强光处理组胰脂肪酶抑制活性显著高于-20 ℃组(P<0.05)。因此,推测“-20 ℃低温+脉冲强光灭菌”的协同保鲜体系能更有效维持黄化绿茶品质和糖脂代谢活性。
基础研究
基于Chen-Hoseney法建立燕麦面团的黏性测定方法
余瑞歌,杨帆,钱晓洁,孙冰华,王晓曦
2025, 46(22): 137-144. doi:
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计量指标
为建立可量化燕麦面团黏性的评价方法,本研究基于Chen-Hoseney法,利用配备A/DSC型探头的物性分析仪,探究测试条件(测前/测试/测后速率、作用力、触发力、返回距离和接触时间)对面团黏附力、内聚力/面团强度以及黏附功的影响,结合层次分析(analytic hierarchy process,AHP)法和频数分析法,优化测试条件的工作参数,并对所建立方法的普适性和稳健性进行验证。结果表明,测后速率、作用力、返回距离和接触时间对燕麦面团黏性测试结果有显著影响,通过AHP法和频数分析,确定适宜的测试条件为测前速率1.50 mm/s、测试速率1.50 mm/s、测后速率8.00 mm/s、作用力40 g、触发力5.00 g、返回距离4.000 mm、接触时间0.10 s;进一步选取26 种燕麦粉进行黏性测定方法验证,样品整体测试结果的变异系数(coefficient of variation,CV)均大于40%,且每个样品测试结果的CV均小于5%,表明该测试方法的普适性和重现性较好。综上,本研究建立的测定方法可较好地反映燕麦面团黏性特征,为深化燕麦面团黏性形成机制的研究提供技术支撑。
不同盐离子对转谷氨酰胺酶交联大豆分离蛋白凝胶特性的提升机制
曾祥权,彭琳琳,赵美婷,李英燕,曹瑞,刘梦萱,刘思嵘,李健
2025, 46(22): 145-156. doi:
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本研究系统探究了不同盐离子对转谷氨酰胺酶(transglutaminase,TG)交联的大豆分离蛋白(soybean isolate protein,SPI)凝胶形成的影响及其作用机制。结果表明,0.1 mol/L Na+、K+和Mg2+处理可诱导生成具有高凝胶强度和持水力(water-holding capacity,WHC)的SPI凝胶,且凝胶强度与对照组相比分别提升2.43、1.51、2.32 倍。根据流变学分析,盐离子处理组的SPI凝胶储能模量(G’)和损耗模量(G”)均显著高于对照组,且表现出轻微的频率依赖性。分子对接实验显示盐离子可能通过直接影响TG交联后的SPI结构以促进其凝胶特性提升。具体而言,处理组的表面疏水性和荧光强度均有所下降,Zeta电位绝对值和平均粒径显著升高,表明不同盐离子可促进蛋白分子的聚集,使空间结构更加紧凑。傅里叶变换红外光谱结果进一步揭示,Na+、K+和Mg2+可诱导SPI凝胶中β-折叠含量增加,而α-螺旋和无规卷曲含量减少,说明蛋白质二级结构趋于有序化。低场核磁共振和核磁成像的数据表明,盐离子处理降低了SPI凝胶中水分的流动性,与处理组具有更高WHC的结果一致。此外,盐离子处理SPI凝胶微观结构呈现致密的堆叠聚集体的表观形貌特征。因此,Na+、K+和Mg2+在提升TG交联SPI凝胶食品加工过程中的凝胶特性方面具有一定潜力。
苦荞类外泌体纳米囊泡调控巨噬细胞RAW264.7炎症反应及极化的体外机制
曹亚楠,刘乙志,彭镰心
2025, 46(22): 157-170. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250509-038
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计量指标
目的:探究苦荞来源类外泌体纳米囊泡(tartary buckwheat-derived exosome-like nanovesicles,TELN)对脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)诱导的巨噬细胞RAW264.7炎症反应及极化的调控作用与机制。方法:首先采用尺寸排阻色谱(size exclusion chromatography,SEC)法从苦荞中提取TELN,并进行表征与鉴定;然后以巨噬细胞RAW264.7为研究模型,通过转录组学分析LPS处理组与LPS+TELN共处理组中巨噬细胞RAW264.7的基因表达差异;通过酶联免疫吸附测定(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)法检测关键炎症因子白细胞介素(interleukin,IL)-6、肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、IL-1β、IL-10分泌水平;利用实时定量荧光聚合酶链式反应(quantitative polymerase chain reaction,qPCR)检测炎症因子mRNA表达水平;同时采用流式细胞术和Western blot分析TELN对LPS刺激下巨噬细胞RAW264.7极化的影响,初步探究TELN在调控炎症中的作用和机制。结果:采用SEC法提取的TELN粒径分布均匀,其平均粒径为145.8 nm,浓度为(1.305±0.074)×1010 particles/mL;转录组分析结果显示,TELN作用下巨噬细胞衍生趋化因子、泛素化、磷酸化蛋白等显著上调,同时S100A8等调节免疫和炎症的基因表达水平也明显增加。ELISA结果显示,TELN处理组细胞上清液中促炎因子IL-6、TNF-α和IL-1β水平分别下降(75.6±0.9)%(P<0.000 1)、(10.9±0.2)%(P<0.000 1)和(57.8±6.8)%(P<0.000 1),同时抗炎因子IL-10水平上升(69.7±4.6)%(P<0.000 1);qPCR结果在转录水平证实TELN显著下调IL-6、TNF-α和IL-1β mRNA表达,上调IL-10 mRNA表达。流式细胞术与Western blot分析结果一致表明,TELN能够显著抑制LPS诱导的M1型极化标志物CD86的表达,但未检测到CD206蛋白表达,提示TELN未促进M2型极化。结论:TELN通过双向调控炎症因子分泌(有效抑制促炎因子IL-6、TNF-α、IL-1β释放,显著提升抗炎因子IL-10水平)和抑制巨噬细胞向M1型极化,从而发挥抗炎作用。其对IL-6表达的抑制效果尤为突出,提示其作用可能与靶向核因子κB等信号通路有关。本研究可为深入解析苦荞的营养与免疫调节机制提供新视角。
牦牛酥油加工过程中脂肪球膜的分布规律
张琳曼,闫立奇,李媛,王大毛,刘红娜
2025, 46(22): 171-177. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250515-097
摘要
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计量指标
本研究以牦牛乳为原料,通过离心分离获得乳脂肪,并分别利用未洗涤与洗涤脂肪制备酥油,系统解析加工过程中的水相、酪乳及酥油乳清中乳脂肪球膜(milk fat globule membrane,MFGM)组分的分布规律。采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳技术分析蛋白质组成,结合固相萃取、薄层色谱及气相色谱技术全面分析脂类组成与分布特性。结果表明,脂肪洗涤使MFGM特征蛋白得到富集;牦牛乳脂肪和酪乳中极性脂质含量显著降低(P<0.05),但对酥油乳清中极性脂质含量无显著影响;酪乳与酥油乳清中脂质在极性脂质/脂肪比例、磷脂组成(磷脂酰乙醇胺富集于酪乳,鞘磷脂富集于酥油乳清)及不饱和度方面均存在不同。研究进一步揭示了MFGM组分在酪乳与酥油乳清间的差异化分布主要与脂肪球的理化特性有关。
食品化学
椰子甘油二酯与奶油配比对复合脂奶油体系油脂结晶及品质的影响
董慧杰,酉琳娜,陈焱,王翔宇,孙尚德,王崇昊,王风艳
2025, 46(22): 178-185. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250521-140
摘要
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计量指标
以椰子甘油二酯和奶油的复配油脂为基料油,探究复配油脂不同配比(质量比)对油脂结晶、复合脂奶油乳液性质、搅打性能以及感官品质的影响。结果表明,随着椰子甘油二酯和奶油配比的增加,混合油脂的吸热和放热峰向高温方向移动,固体脂肪含量(solid fat content,SFC)增加,β和β’型晶体增多,混合油脂奶油的搅打时间先延长后缩短,搅打起泡率先升高后降低,混合油脂乳浊液的表观黏度和奶油硬度增加,储能模量始终大于损耗模量。当椰子甘油二酯与奶油配比为6∶4时,搅打时间为106 s,搅打起泡率达265.1%,SFC曲线相对陡峭,脂肪网络结构紧密,裱花后的奶油塑性和挺立度较好,入口即化感良好,优于市售复合脂奶油。本研究结果可为以椰子甘油二酯为原料生产零反式脂肪酸和低热量复合脂奶油奠定理论基础,也为其工业化生产及应用提供理论指导。
纤维化大豆蛋白纳米递送提升桑葚花色苷的显色特性
陈妮妮,陈于陇,叶明强,岳淑丽,罗政,戴凡炜,陈飞平
2025, 46(22): 186-194. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250604-018
摘要
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计量指标
为提高桑葚花色苷(mulberry anthocyanin,MA)的显色分辨性和显色稳定性,本实验分析了大豆分离蛋白(soy protein isolate,SPI)及其自组装纤维化处理形成的纤维化大豆分离蛋白(soy protein isolate fibrils,SPF)对MA的纳米递送效果。结果表明,MA主要通过氢键和疏水相互作用负载于SPI和SPF的疏水位点,并形成稳定的纳米复合物。纤维化处理可显著提高大豆蛋白对MA的荷载效果(荷载率96.34% vs 61.25%),并且对MA的显色稳定性及肉眼分辨性有更明显的改善作用。相较于游离型MA,SPF-MA在pH 2~8范围内的颜色变化从三级提升到五级,显色肉眼分辨性显著提高(P<0.05),同时热稳定性提高了32.90%,在25 ℃条件下贮藏45 d的花色苷降解率降低了44.70%。另外MA在贮藏过程中显色稳定性与温度呈正相关,在4 ℃条件下MA的降解速率常数k相比25 ℃降低了68.63%,半衰期t1/2增加了2.19 倍,经SPI和SPF负载后MA稳定性进一步提高,k和t1/2分别为游离型MA的75.00%和41.25%以及1.33 倍和2.42 倍。综上,SPF可作为提高MA显色分辨性及稳定性的优良载体,SPF-MA纳米复合物有望作为pH值敏感指示剂应用于智能食品包装膜中。
不同氨基酸对甜菜红色素稳定性及抗氧化性的影响
亓宏阳,张嘉瑶,孟雨航,展康华,张春玉
2025, 46(22): 195-202. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250521-144
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为了探究甜菜红色素在不同氨基酸条件下的稳定性及抗氧化活性变化,向色素溶液中加入不同的氨基酸,以色素保留率为指标探讨甜菜色素的抗氧化性及在光照、温度、pH值、金属离子条件下的稳定性。结果表明,丝氨酸(Ser)、组氨酸(His)和苯丙氨酸(Phe)可以增强甜菜红色素的热稳定性,且添加量为5‰时效果最好。在光照条件下,添加His体系的色素保留率相较于未添加氨基酸的体系提高了16.8%;在pH 5.0条件下,加入His能够使色素保留率最高提高20%;Ca2+存在的色素溶液中,添加His能够显著提高色素的稳定性。此外,Phe也可以增强甜菜红色素对金属离子、酸碱以及光照的稳定性。His、Phe和Ser均可以增强甜菜红色素对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基和2,2’-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)阳离子自由基的清除能力,而且氨基酸的存在可以抑制色素溶液发生氧化反应。综上,不同氨基酸对甜菜红色素的稳定性影响不同,可以根据实际需求选择合适的氨基酸以达到稳定天然色素的目的。
桃金娘多糖对荸荠淀粉性质的影响
段秋霞,张琳,李定金,刘艳
2025, 46(22): 203-212. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250505-007
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为探究桃金娘多糖对荸荠淀粉性质的影响及其作用机制,通过添加不同浓度的桃金娘多糖到荸荠淀粉体系中,研究桃金娘多糖添加量对荸荠淀粉糊化特性、热力学特性、凝胶特性及水分分布的影响。结果表明,随着桃金娘多糖添加量增加,荸荠淀粉的峰值黏度、崩解值、回生值及糊化温度降低,而热稳定性提高,且桃金娘多糖添加量为0.1%时,荸荠淀粉的糊化焓达到最大。低添加量的桃金娘多糖(0.05%)对荸荠淀粉凝胶的硬度、凝胶强度及胶黏性影响不显著,而0.1%~0.2%桃金娘多糖可显著增强荸荠淀粉的凝胶强度和咀嚼性。通过扫描电子显微镜观察发现,桃金娘多糖促使荸荠淀粉凝胶的微观结构由无序孔状转变为蜂窝状,孔壁随桃金娘多糖添加量的增加而增厚。低场核磁共振分析表明,桃金娘多糖能够促进荸荠淀粉体系中结合水增加,自由水减少。傅里叶变换红外光谱则显示0.1%桃金娘多糖可引起荸荠淀粉官能团振动特征变化。X射线衍射结果表明,添加0.1%~0.15%桃金娘多糖能够促进荸荠淀粉结晶,0.2%桃金娘多糖则能够破坏荸荠淀粉的结晶结构。综上,桃金娘多糖作为外源多糖可调控荸荠淀粉的理化特性,适量添加桃金娘多糖(0.1%)有助于提高荸荠淀粉的热稳定性和凝胶强度,而过量添加可能破坏结晶结构。本研究可为桃金娘多糖在荸荠淀粉基食品中的应用提供理论依据。
生物工程
异源表达磷脂酶D调控裂殖壶菌磷脂代谢对脂质合成的影响
童俊,陆涛,卢英华,陈翠雪,凌雪萍
2025, 46(22): 213-226. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250508-034
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本研究探究异源过表达抗生链霉菌磷脂酶D(phospholipase D,PLD)基因(SaPLD)对裂殖壶菌脂质合成的影响。结果表明,异源表达SaPLD在发酵后期抑制了裂殖壶菌的细胞生长,但明显提高了总油产量和单位细胞的油脂含量。当对SaPLD过表达菌株进行盐胁迫(12 g/L NaCl)培养时,其最终生物量恢复到野生型菌株的水平,也进一步促进了油脂合成,表明盐胁迫作用可以缓解PLD过表达对菌体的细胞毒性。脂肪酸分析表明SaPLD的过表达提高了饱和脂肪酸的占比,降低了多不饱和脂肪酸的占比,其中二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,DHA)占比极显著降低,但促进了二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid,EPA)的合成,EPA产量和单位细胞EPA含量分别比野生型提高了约43%和约70%。磷脂组学和基因转录水平分析表明SaPLD在裂殖壶菌中更多地发挥水解作用,其过表达增强了磷脂的水解,促进了磷脂酸的生成,从而提高Kennedy途径合成甘油三酯的通量。综上,EPA合成与饱和脂肪酸合成途径呈正相关,而DHA的减少可能与PLD引起的磷脂水解代谢有关。本研究表明裂殖壶菌中磷脂代谢的调控会影响细胞的生长和油脂合成,并改变多不饱和脂肪酸的合成偏好,这为改造裂殖壶菌生产EPA的研究提供了新的策略。
基于发酵温度胁迫调控重组菌群的代谢特征及风味表达机制
王念,龚佳欣,唐杰,朱楚天,杨勇,葛向阳,黄永光
2025, 46(22): 227-235. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250515-090
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本实验基于高温大曲核心内源功能菌株构建合成菌群进行固态模拟发酵,应用顶空固相微萃取与气相色谱-质谱联用技术解析温度胁迫对合成菌群挥发性化合物代谢的影响,结合宏转录组学揭示温度胁迫下合成菌群代谢通路关键基因的温度响应机制,阐释合成菌群中编码风味成分的关键基因对温度变化的动态调控规律。结果显示,发酵温度对合成菌群的吡嗪类、酚类、醇类等化合物具有显著调控作用。在高温胁迫下,合成菌群通过“保核心功能,弃冗余消耗”的策略重新分配代谢资源。在40 ℃发酵条件下,合成菌群基因组的协同作用更为显著,其核心功能基因表达谱呈现显著转变,具有较强风味化合物代谢能力,gudB、sucC等基因表达水平显著上调。在50 ℃高温胁迫下,合成菌群启动热应激响应机制,促使合成菌群功能重定向,pgm、tpiA等基因表达水平急剧上调。在调控挥发性化合物差异的代谢通路中,风味物质的生物合成与氨基酸代谢通路存在显著关联性,尤以支链氨基酸及芳香族氨基酸代谢途径最为突出。本研究可为优化控温制曲工艺、提升固态发酵可控性及人工菌剂开发提供理论支撑。
植物乳植杆菌发酵对人参体外模拟消化中活性物质含量及功能活性的影响
郑志豪,李晓春,林登蕃,周映君,彭源德,宋帅,蔡金文,王海轩,谢纯良
2025, 46(22): 236-245. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250603-015
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为探究乳酸菌发酵对人参体外模拟消化中活性物质释放及功能活性的影响,本研究建立体外口腔-胃-肠3 段消化模型,结合高效液相色谱技术及功能活性评价体系,系统分析人参经植物乳植杆菌发酵前后在消化过程中总酚、总黄酮、多糖及单体人参皂苷的动态变化规律,并评估其抗氧化活性与降血糖活性。结果表明:在体外模拟消化过程中,乳酸菌发酵显著促进活性物质的释放。在肠消化阶段,发酵组总酚释放量达(3.65±0.11)mg/g,较未发酵组提升30.3%(P<0.05);发酵组总黄酮释放量在胃消化阶段受酸性环境影响短暂下降,但在肠消化后期恢复至(1.18±0.04)mg/g。此外,发酵显著提高了稀有人参皂苷(F2、Rg3、CK、Rh2)在肠消化阶段的释放量,其中发酵组的F2、Rg3、CK和Rh2释放量分别达到了(12.57±0.07)、(8.32±0.54)、(7.25±0.21)mg/g和(1.81±0.12)mg/g,而未发酵组的F2、Rg3、CK和Rh2释放量仅分别为(10.21±0.19)、(0.62±0.13)、(1.43±0.16)mg/g和(0.38±0.07)mg/g。功能活性分析显示,在肠消化阶段,发酵组的2,2’-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)阳离子自由基清除率、铁离子还原能力、超氧阴离子自由基清除率及α-葡萄糖苷酶抑制率分别为(89.22±3.04)%、0.57±0.01、(41.36±0.96)%和(83.81±0.71)%,较未发酵组分别提升21.8%、15.2%、141.3%和8.3%。相关性分析表明,总酚、多糖和稀有人参皂苷(F2、Rg3、CK)含量与抗氧化活性、降血糖活性呈正相关,而原型皂苷Rg1、Re含量与抗氧化活性及降血糖活性呈负相关。综上,乳酸菌发酵通过酶解作用提前转化原型人参皂苷,协同消化环境进一步促进活性物质的释放与转化,显著提升消化产物的生物利用度与功能活性,本研究可为人参高附加值功能性食品的开发提供理论依据。
嗜热链球菌LMG 18311来源右旋糖酐酶的生物信息学分析、异源表达及酶学性质表征
魏真,陈金玲,徐淋香
2025, 46(22): 246-256. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250617-118
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本实验以嗜热链球菌(Streptococcus thermophiles)LMG 18311来源的右旋糖酐酶StDex为研究对象,通过生物信息学分析、异源表达和酶学性质表征,旨在扩充右旋糖酐酶资源库,并为其热稳定性机制研究和功能性食品应用奠定基础。生物信息学分析表明,StDex含有166 个氨基酸,理论分子质量为18.60 kDa,理论等电点为6.59,是一种亲水且稳定性良好的低分子质量蛋白。StDex归属于糖苷水解酶66家族,同源建模结构显示其催化位点特征显著区别于其他右旋糖酐酶,表明该酶可能具有独特的水解机制。通过pET28a-SUMO载体实现StDex的异源可溶性表达,经镍柱亲和层析纯化后重组StDex的比活性达90.18 U/mg。酶学性质分析表明,重组StDex的最适催化条件为50 ℃、pH 7.0。StDex在20~65 ℃范围内处理1 h后残余活性保持在60%以上,在pH 4.0~8.0条件下处理1 h后残余活性维持在80%以上。该酶以右旋糖酐T20为最佳底物,对右旋糖酐T10、T40和T70的相对活性均大于70.36%,对可溶性淀粉亦具有46.74%的相对酶活性。1~5 mmol/L的Ca2+、Ba2+、Fe3+等金属离子对StDex活性无明显抑制作用,在10 mmol/L Ca2+、Fe3+、Ni2+或Mn2+条件下其相对酶活性均大于88%,且质量分数为0.1%的氟化钠可使其活性提升14.53%。与右旋糖酐T10、T20、T40和T70相比,StDex对右旋糖酐T500具有最小的Km(5.40 μmol/L)和最大的kcat/Km(90.44 L/(μmol·min)),表明其对高分子质量的右旋糖酐具有更高的底物亲和力及催化效率。StDex酶解右旋糖酐T20和T500的主要产物均为异麦芽三糖至异麦芽七糖,且其寡糖产物均表现出较高抗氧化活性。本研究结果可为StDex在龋齿防治、活性寡糖制备及功能性食品开发等领域的应用提供理论依据。
成分分析
新疆喀什西梅酚类组分深入挖掘及功能品质关联分析
唐凌骁,李影,刘峰娟,米璐,徐雷,徐贞贞
2025, 46(22): 257-265. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250519-114
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为探究新疆喀什地区西梅主栽品种的功能品质特征及酚类组分差异,本研究以新梅1号、新梅2号、红西梅和黄西梅为对象,采用理化分析方法结合超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(ultra-high performance liquid chromatography-quadrupole time-of-flight mass spectrometry,UPLC-QTOF-MS),并联用反相液相色谱(reversed-phase liquid chromatography,RPLC)与亲水相互作用色谱(hydrophilic interaction chromatography,HILIC)技术,系统分析果实颜色、总酚含量(total phenolic content,TPC)、总黄酮含量(total flavonoid content,TFC)、总花色苷含量(total anthocyanin content,TAC)及酚类组分,通过方差分析、偏最小二乘判别分析(partial least squares discriminant analysis,PLS-DA)和Pearson相关性分析挖掘差异酚类及其与功能品质特征的关联。4 种西梅的功能品质特征存在显著差异,黄西梅的TPC((279.66±6.29)mg/100 g)和TFC((224.96±12.68)mg/100 g)最高,新梅2号的TAC((49.11±2.10)mg/kg)显著高于其他品种。西梅中共鉴定出119 种酚类组分,包括黄酮类53 种、肉桂酸类19 种等,其中HILIC方法特异性检出2,6-二羟基苯甲酸等7 种极性酚类组分。通过PLS-DA筛选出44 种差异酚类,Pearson相关性分析表明其中19 种酚类与颜色指标、TPC、TFC和TAC呈显著相关,如黄西梅中儿茶素、原花青素B2与高TPC、TFC相关。RPLC与HILIC联合UPLC-QTOF-MS技术可以显著提升酚类组分检测覆盖度,分析差异酚类组分可为西梅品种鉴别及功能性产品开发提供理论支撑。
食品工程
紫外联合大气压低温等离子体降解玉米中玉米赤霉烯酮及对玉米品质影响
张婉,吴子丹,张忠杰,王伟,孙长坡
2025, 46(22): 266-277. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250513-074
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本研究探究紫外(ultraviolet,UV)辐照和大气压低温等离子体(atmospheric cold plasma,ACP)联用技术在不同条件下对玉米籽粒中玉米赤霉烯酮(zearalenone,ZEN)的消减作用,并分析处理前后玉米品质变化。结果显示,处理时间和玉米初始水分含量对ZEN降解效果影响较大。随着处理时间延长,ZEN降解率呈上升趋势,可选的处理时间为5~30 min,适宜水分相对含量为26.87%~35.23%,ZEN降解率为20.30%~33.80%。处理后玉米水分含量下降,但蛋白质含量、脂肪酸值、色泽无显著变化(P>0.05)。处理后玉米种子发芽率与处理前基本一致,但处理30 min后发芽势显著提高(P<0.05)。玉米表观形态无明显变化。综上,UV和ACP方法联用可有效消减玉米中ZEN,对玉米品质未产生不良影响,在生产中具有较好的应用潜力。
干燥方法对叶集风干羊肉食用品质的影响
李雯,周宇,杜庆飞,方红美,余霞,陈从贵
2025, 46(22): 278-286. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250517-111
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探究10 种干燥条件(冷风干燥6 种、热风干燥2 种、真空干燥、冷冻干燥)对传统叶集风干羊肉(Yeji air-dried mutton,YADM)质构特性、色泽、风味、感官等食用品质的影响。结果表明:热风干燥有利于挥发性风味物质和游离氨基酸的形成,但制品硬度过大,不利于咀嚼;冷冻干燥能够最大程度地护色,但产品质构特性和感官品质较差;冷风干燥有利于产品形成适宜的质构特性、色泽与感官品质。YADM食用品质的综合评价结果显示,温度4 ℃、风速1.6 m/s和相对湿度范围60%~80%的冷风干燥(CAD4-2)可获得较佳的YADM食用品质。综上,适宜的冷风干燥条件具有工业化干燥YADM的应用潜力。
包装贮运
外源多巴胺处理对采后上海青黄化及抗氧化性的影响
张雨君,马文琪,朱祎然,李鹏霞,刘雪松
2025, 46(22): 287-296. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250509-044
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为深入探究外源多巴胺对采后上海青(Brassica rapa subsp. chinensis)品质的调控作用,本研究采用不同浓度的盐酸多巴胺溶液处理采后上海青,于(20±1)℃、相对湿度80%~90%、黑暗条件下贮存,并测定色差、叶绿素含量、叶绿素代谢相关基因的表达量、抗氧化物质含量、抗氧化酶活性及其相关基因的表达量。结果显示,600 μmol/L的多巴胺处理能够降低叶绿素代谢相关基因(BrNYC1、BrNOL、BrSGR1/2、BrPAO和BrRCCR)的表达并抑制采后上海青叶绿素的降解;能不同程度下调NADPH氧化酶相关基因(BrRbohC、BrRbohD、BrRbohE和BrRbohG)的表达量,从而有效减少丙二醛(18.6%)和超氧阴离子自由基(50.7%)的积累,显著提高1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基的清除率(64.0%);能不同程度提高抗氧化酶相关基因(BrPOD、BrSOD和BrCAT)的表达水平以增加超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性。此外,多巴胺处理还提高了抗坏血酸(7.4%)和总酚(27.1%)含量,进而延缓采后上海青的衰老进程。本研究结果揭示了多巴胺通过调控叶绿素代谢、活性氧平衡及抗氧化系统维持上海青采后品质的作用机制,可为提升采后叶类蔬菜品质、延长其货架期提供新的策略与思路。
不同成熟度芙蓉李及其在低温贮藏过程中的代谢物差异分析
周丹蓉,颜少宾,林炎娟,郭瑞,廖汝玉,叶新福
2025, 46(22): 297-309. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250616-113
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为了解不同成熟度芙蓉李(Prunus salicina Lindl.)果实代谢物组成差异及低温贮藏过程中代谢物的变化特点,分别在芙蓉李可采成熟度(F)和鲜食成熟度(S)时取样,采用广泛靶向代谢组学对取样后在4 ℃贮藏0、28、56 d(记为0、1、2阶段)的果实进行研究。结果表明,实验组代谢物差异显著,F0与S0共筛选到103 种显著积累的差异代谢物(differentially accumulated metabolites,DAMs),主要为酚酸类和黄酮类,占总数量的52.43%;芙蓉李贮藏后,F、S的3 个比较组间分别筛选到28、38 个共有DAMs。京都基因与基因组百科全书代谢通路富集分析显示,F0与S0间以酚酸类、黄酮类等次生代谢物质为主的DAMs可注释到4 条显著富集的代谢通路;F和S果实分别在0~1或1~2阶段显著富集的代谢通路高度相似,但可注释的DAMs在0~1阶段以氨基酸及其衍生物、有机酸等初生代谢物质为主;在1~2阶段以有机酸、核苷酸及其衍生物等初生代谢物质为主。研究可为解析芙蓉李品质与风味形成,以及贮藏期间物质的变化趋势提供科学依据。
安全检测
基于显微高光谱成像和灰度共生矩阵纹理分析的油茶果成熟度分类
吴俣,谭烽,袁伟东,蒋雪松,周宏平,姜洪喆
2025, 46(22): 310-320. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250603-009
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针对油茶果成熟度难以准确评估,且传统判别方法存在局限的问题,本研究探索结合显微高光谱成像(hyperspectral microscopy imaging,HMI)与灰度共生矩阵进行成熟度评估的可行性分析。实验采集不同成熟度的果壳切片显微图像,提取光谱和纹理特征并构建模型,引入主成分载荷和二维相关光谱筛选特征波长。结果发现融合光谱与纹理特征的分类模型明显优于单一特征模型。应用了量子行为粒子群优化算法的支持向量机模型分类准确率最优,达到87.0%。研究证明了油茶果成熟度与其果壳微结构,以及光谱图像中的纹理变化之间存在密切关系,同时也验证了HMI与数据融合策略在成熟度评估中的可行性与优越性。
Au-AgI二聚体纳米颗粒比色水凝胶传感器快速检测白酒中氰化物
刘诺宇,高星,梁海洋,胡晋伟,赵志峰,周玉,徐炜桢
2025, 46(22): 321-331. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250526-167
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本研究以琼脂水凝胶为基质,金-碘化银二聚体纳米颗粒(gold-silver iodide dimer nanoparticles,Au-AgI NPs)为识别探针,成功制备出一种高灵敏可视化比色水凝胶贴片,能够实现对白酒中氰根离子(cyanide ion,CN-)的快速检测。琼脂水凝胶因兼具优异的柔软性和渗透性,其三维多孔结构可迅速吸附白酒样品,促使CN-与Au-AgI NPs发生特异性反应,产生颜色变化。其显色机制为CN-与Au-AgI NPs中的AgI发生复分解反应生成Ag(CN)2-,AgI被蚀刻,致使Au-AgI NPs的局域表面等离子共振改变,水凝胶贴片颜色由蓝绿色变为深蓝色、红色。CN-浓度(c)在1~100 μmol/L范围内与Au-AgI NPs水凝胶的红色/(绿色+蓝色)比率(R/(G+B))呈现良好的线性关系,线性方程为R/(G+B)=0.006 53c+0.163 75,R2高达0.990,检测限低至0.633 μmol/L,响应时间短于20 s。该方法能够成功用于市售清香型、浓香型白酒中CN-的检测,加标回收率为96.04%~104.57%。当酒样中CN-浓度达到40 μmol/L时,可以轻松通过肉眼快速识别,还能借助智能手机在现场实现快速地精确定量分析,本研究可为白酒中氰化物快速筛查提供高效、便捷的新途径。
阿尔巴斯山羊肉矿物质指纹特征及真实性判别模型建立
董鑫,白扬,苏贞,魏英杰,王丽星,郭军
2025, 46(22): 332-340. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250516-104
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为系统收集阿尔巴斯山羊的矿物质数据,并基于现代机器学习对其进行特征解析和建模,本实验采集鄂尔多斯市阿尔巴斯山羊以及周边5 个旗县山羊和绵羊样本,共计149 份背最长肌和股二头肌样本。测定各样品中28 种矿物质元素含量,进行有监督的聚类分析和描述性统计,并建立评价阿尔巴斯山羊真实性判别模型。正交偏最小二乘判别分析(orthogonal partial least squares-discriminant analysis,OPLS-DA)模型显示阿尔巴斯山羊和其他品系、山羊与绵羊、6 个产地、放牧与舍饲均存在明显分离趋势,筛选特征元素再做聚类分析的效果优于28 种元素聚类分析。阿尔巴斯山羊肌肉的Na、P、Zn、Cr、Sr元素在5 个品系山羊和绵羊中含量最高;山羊的Na、Ca和P等13 种矿物质含量显著高于绵羊;阿尔巴斯山羊核心产地(鄂托克旗乌仁都西嘎查)山羊肉中的Se和Li在6 个核心和非核心产地中含量最高。放牧羊的Na、Fe和Cu等14 种矿物质含量显著高于舍饲羊。28 种矿物质元素和筛选元素建立的OPLS-DA模型外部验证结果显示,阿尔巴斯山羊肉物种品系判别正确率均为100%,产地溯源正确率分别为95.71%和90.0%,放牧与舍饲判别正确率均为94.29%。
专题论述
非热杀菌新策略:低温等离子体在食品生物膜清除中的研究进展
吴小兰,王娟,门华清,丁梦杰,乔亮,冯作山,闫文杰,刘雅娜
2025, 46(22): 341-352. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250527-193
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食品安全是生命健康的第一道防线,生物膜在食品加工环境中广泛存在,会导致食品交叉污染,增加食源性疾病风险。高温和化学消毒剂处理生物膜的方法存在诸多弊端。低温等离子体(low temperature plasma,LTP)技术作为新兴非热加工技术,具有高效杀菌并保留食品品质的优势,可对生物膜进行多靶点破坏,表现出显著的灭活效果。本文系统综述了食源性致病菌生物膜的形成机制、潜在危害及其防控策略,重点探讨了LTP技术在生物膜控制中的最新研究进展,包括其对细菌和胞外聚合物的作用机制,以及在不同食品基质、食品接触表面上的应用;总结了LTP目前的局限性和未来的发展潜力,可为食品加工中生物膜的防控提供方案参考。
乳液凝胶和双凝胶制备、性质及其在香肠制品中替代脂肪的研究进展
李昕,李悦欣,李敏,刘骞,陈倩,孔保华
2025, 46(22): 353-362. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250428-242
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水包油(O/W)型蛋白基乳液凝胶和O/W型蛋白基双凝胶是由蛋白基水凝胶制备而成的两种双相凝胶体系。近年来,这两种凝胶在肉制品的脂肪替代方面备受关注,并已作为新兴的脂肪模拟物应用于低脂肉制品的加工。本文系统阐述了O/W型蛋白基乳液凝胶和O/W型蛋白基双凝胶在制备、结构、机械特性以及作为香肠制品脂肪模拟物的应用方面的特点,并发现这两种凝胶的差异主要是由二者油相的存在形式不同所引起,即O/W型蛋白基乳液凝胶的油相呈分散油滴,而O/W型蛋白基双凝胶的油相则以油凝胶形式存在。本文建议实际应用中根据香肠制品的种类合理选择相应的凝胶类型,为这两种凝胶在低脂香肠制品中的应用提供良好的理论参考。
天麻主要活性成分功效及加工稳定性研究进展
吴思颖,吴学菊,黄富荣,郑洁
2025, 46(22): 363-371. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250617-127
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天麻(Gastrodia elata Bl.)作为药食同源中药材,富含天麻素、天麻多糖、对羟基苯甲醇及巴利森苷类化合物等活性成分,具有神经保护、抗氧化、抗癌、免疫调节等多种生理活性作用。本文综述了天麻主要活性成分的化学结构及药理作用,并分析了采收、初加工、干燥及贮运环节对其稳定性的影响,提出了通过优化初加工参数、整合现代干燥技术及改进储运保鲜策略,以最大限度保留天麻活性成分,为其在保健食品和药品领域的开发与产业化应用提供理论依据支持。
酒精相关性肝病的发病机制及其营养干预研究进展
付佳音,王龙华,杨涵越,李永焜,杨晖,卢凯迪,燕飞,曲东
2025, 46(22): 372-385. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250708-059
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酒精相关性肝病(alcohol-related liver disease,ALD)是由长期过量饮酒导致的肝脏疾病,涵盖酒精性脂肪肝、肝炎、肝硬化及肝癌等病理阶段。ALD的发病机制复杂,涉及氧化应激、免疫反应、程序性细胞死亡(凋亡、坏死性凋亡、细胞焦亡、铁死亡)、线粒体功能障碍、内质网应激、补体系统异常以及肠-肝轴稳态失调等。深入阐明这些机制可为ALD防治提供新思路。目前,在ALD的临床管理中,戒酒、药物治疗和肝移植都存在一定的局限性,而营养干预不仅能够有效延缓ALD的进展,还可降低重度ALD患者的死亡率,显示出重要的应用潜力。本文重点综述了ALD发病机制的最新研究进展,并系统探讨了宏量营养素、维生素与微量元素以及生物活性成分在ALD中的干预作用,以期为营养策略在ALD防治中的应用提供理论依据。
药食同源茯苓的生物活性研究进展
孙静琪,龚小见
2025, 46(22): 386-397. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250401-006
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茯苓(Poria cocos)是一种药食同源真菌,具有丰富的药用价值和食用价值。茯苓含有萜类、多糖、甾醇等多种化学成分,赋予其抗癌、抗炎、肝肾保护、心脑血管疾病治疗、脂质代谢调节,以及免疫、肠道和神经系统调节等作用。本文对近年来有关茯苓生物活性的研究进行了系统总结,旨在对其药用和食用功效进行深入了解,为未来茯苓的研究开发和实际应用提供理论基础。
食用多糖消化吸收及肠道菌群互作的人体替代实验模型研究进展
徐陈霞,张贤谦,李进军,吕广萍,曹梦思,刘明
2025, 46(22): 398-411. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250512-053
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食用多糖因其独特的消化、吸收特性和肠道菌群调控能力,在免疫调节、代谢改善和慢性病预防中展现出巨大潜力,但其“消化-吸收-菌群互作”机制尚未完全阐明。由于人体实验的复杂性、高成本以及伦理审查的限制等,各种人体替代实验模型成为研究的前沿热点。本文系统梳理了在食用多糖研究方向的消化、吸收及其与肠道菌群相互作用的人体替代实验常用模型的概况、实验流程、应用现状及最新研究进展,并分析总结了不同模型的差异、优缺点和在食用多糖方面的应用情况等。研究结果可为食用多糖的营养研究提供新视角、新工具,并为食用多糖的功能性食品开发、精准营养干预提供理论参考,推动替代实验模型在食品科学领域的规范化应用。
植物源性农产品抗生素残留多维分析:来源特征、监管标准、风险评估与未来展望
王炜涛,杨桂玲,王新全,王豆,罗婷
2025, 46(22): 412-422. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250409-074
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植物源性农产品中的抗生素残留问题以及潜在健康风险日益受到广泛关注。本综述梳理分析了蔬菜、水果、谷物等常见植物源性农产品中抗生素的残留分布特征,发现不同类别农产品中抗生素残留存在显著差异,其中叶菜类蔬菜中残留现象较为突出,主要涉及四环素类、喹诺酮类和磺胺类等抗生素类型。通过深入分析植物源性农产品中抗生素的主要来源途径和潜在健康风险,发现其抗生素残留的来源复杂多样,虽然由膳食摄入引起的健康风险尚存争议,但由此产生的抗生素耐药性风险值得高度重视。此外,本综述还比对分析了不同国家和地区植物源性农产品抗生素残留检测标准和残留限量标准的异同,并对未来研究方向进行了展望,以期为植物源性农产品质量安全监管与风险评估研究提供科学依据。
功能性褐藻胶寡糖的可控制备及其果蔬保鲜作用的分子机制
刘月,于晓慧,胡梓博,尚俊微,周雨露,李想,蔡一镝,张雨晴,任丹丹,周慧,武龙
2025, 46(22): 423-433. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20250503-005
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褐藻胶寡糖(alginate oligosaccharides,AOS)是由褐藻胶降解获得的含有2~10 个糖单元的线性聚合物。研究证实AOS具有多样的功能活性,在功能性食品、生物医药、绿色农业领域具有高度的应用潜力。AOS的生物活性与其分子质量、甘露糖醛酸与古罗糖醛酸残基比例及多分散性等结构属性密切相关。理化、生物协同降解褐藻胶技术的涌现为实现AOS的可控乃至定向制备提供了多样化的备选路径,从而为AOS研究开发开辟了新的视角。在果蔬保鲜领域,AOS处理可以通过多种途径协同调节采后代谢,显著抑制草莓、猕猴桃、苹果、桃、梨等在贮藏期间的品质劣化,从而延长产品货架期。最新研究显示,AOS的保鲜活性涉及调节脱落酸通路、激活茉莉酸途径、抑制乙烯信号、平衡能量代谢、清除自由基并保护细胞结构等的协同作用。为此,本文梳理了AOS的结构调控及其果蔬保鲜作用机制相关研究进展,分析了AOS的结构特异性与其保鲜活性的内在关联,以期为基于AOS的绿色生物保鲜因子设计开发提供理论参考。