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2024年 第45卷 第12期 刊出日期:2024-06-25
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机器学习专栏
机器学习与计算机视觉技术在食品质量评价中的研究进展
黄晓琛,张凯利,刘元杰,陈洪,黄凤洪,魏芳
2024, 45(12): 1-10. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20240131-284
摘要
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计量指标
近年来,随着社会对食品质量和安全的关注度不断提高,计算机视觉技术在食品质量评价领域逐渐受到重视并开始广泛应用。通过学习技术,如人工神经网络、卷积神经网络和支持向量机等,研究人员能够利用大量的食品图像和相关数据进行训练,从而实现对食品质量的自动评估和监测。特别是深度学习技术的发展,使得计算机能够更加准确地识别食品的外观、形状、颜色等特征,进而对其进行分类、预测和质量检测。除了在食品质量评价中的常规应用,学习技术还被用于更复杂的任务,如食品缺陷检测、异物检测、新鲜度评估等。这些技术不仅可以提高食品生产和加工的效率,还能够减少人为因素带来的误差,从而确保食品质量和安全。然而,尽管学习技术在食品质量评价中的应用取得了显著进展,但仍然存在一些挑战需要克服。例如,食品图像数据集的获取和标注成本较高,数据质量和数量的不足可能会影响模型的性能和泛化能力。此外,模型的可解释性和透明性也是一个重要问题,尤其是在需要对食品质量评价结果做出解释或决策的情况下。因此,未来的研究需要继续探索如何提高数据集的质量和规模、优化模型的鲁棒性和可解释性,以及开发更加高效和可持续的食品质量评价系统。
机器学习在预测食品风味中的研究进展
蔡尉彤,冯涛,宋诗清,姚凌云,孙敏,王化田,于闯,柳倩
2024, 45(12): 11-21. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20240103-032
摘要
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计量指标
食品风味在人们生活中起着重要作用。传统的风味分析检测方法对于预测食品风味的能力有限,近年来已有不少研究者利用机器学习模型对食品风味信息进行有效的处理,建立得到分类和预测模型,使风味预测变得更准确和高效。本文综述了传统和新型机器学习方法的原理,如支持向量机、随机森林、k最近邻和神经网络,及其与风味分析仪器、分子结构分析两种方法相结合并用于食品风味预测的研究进展,为机器学习模型在食品风味分析和预测中的应用提供新思路。通过总结发现机器学习模型可用于预测不同物质成分对风味的影响、识别不同产地的风味特征等,并且将多种机器学习模型结合分析的方法可提高预测的精度和可靠性,推动促进食品风味的深入研究和发展。
基于生成对抗网络和深度森林结合的粮食加工过程污染物小样本数据扩充及预测
郭香兰,王立,金学波,于家斌,白玉廷,李涵宇,隗立昂,马倩,温浩然
2024, 45(12): 22-30. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20240129-264
摘要
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计量指标
粮食加工过程污染物的准确预测对粮食安全具有重要意义,但由于粮食加工工艺复杂,污染物检测困难导致数据量较小,难以满足建模预测所需,需要研究小样本的污染物数据扩充方法。同时,较小样本量的粮食加工过程污染物数据往往缺乏足够的先验知识,传统监督学习的方法对其预测精度较低,且现有连续型深度学习模型不适于粮食加工过程这一间歇过程,需研究基于无监督学习和离散深度学习的粮食加工过程污染物预测方法。为此,本文针对粮食加工过程污染物提出基于时间生成对抗网络(time generative adversarial networks,TimeGAN)的数据扩充及基于生成对抗网络(generative adversarial networks,GAN)和深度森林(deep forest,DF)结合的预测方法。首先构建TimeGAN模型,对小样本数据学习后得到多组样本数据,实现数据扩充;将无监督学习的GAN模型与适用于离散过程的DF模型结合,构建GAN-DF模型,实现污染物预测;再分别将DF与长短时记忆(long short-term memory,LSTM)-DF模型作为生成器嵌入到GAN,构建DFGAN与LSTM-DFGAN模型,进一步提高污染物预测的准确度。通过稻谷加工过程的金属污染物Pb数据(Pb含量)进行仿真验证,结果表明TimeGAN方法扩充数据可行,LSTM-DFGAN模型的综合预测效果最好,其扩充数据后的预测平均绝对误差和均方根误差低至7.50×10-5 mg/kg和1.60×10-8 mg/kg。
机器学习在食品风味分析中的应用
沈潇,王海涛,姚凌云,孙敏,王化田,宋诗清,李雪,冯涛
2024, 45(12): 31-41. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20240104-040
摘要
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计量指标
食品风味对于感官具有重要作用,是消费者偏好和选择的关键因素,因此风味分析方法非常重要。传统的分析方法具有局限性,十分耗时,还无法处理大样本的数据,机器学习的出现将会解决这一难题。机器学习具有分析和处理海量样本、识别高维变量空间中的复杂模式、从已知数据中独立自主学习、基于新数据生成和自动优化算法实现预测的能力。机器学习的出现给食品科学领域提供了理解复杂风味特征的新方法。本文综述了传统和新型机器学习方法的优缺点,以及与分析仪器电子舌、电子鼻和气相色谱-质谱联用的不同应用场景。此外还综述了机器学习在食品风味分析中的应用。经过研究发现,不同机器学习方法对应了不同食品风味分析的场景,需要根据样本的实际情况,有选择性地使用。机器学习在提高食品质量、安全性和消费者满意度方面具有重大的潜力,多种机器学习模型和分析技术相结合,对食品风味分析将产生重要作用。
基础研究
基于代谢组学和网络药理学的橄榄类黄酮组分评价
赖瑞联,沈朝贵,龙宇,林炎娟,韦晓霞,吴如健
2024, 45(12): 42-51. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20230717-189
摘要
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计量指标
目的:探究橄榄类黄酮组分的潜在功效及其在不同种质资源中的差异。方法:通过网络药理学和分子对接技术挖掘橄榄功效类黄酮组分,并结合代谢组学评价橄榄种质资源中类黄酮组分的积累水平。结果:从橄榄中鉴定获得44 种类黄酮组分,基于TCMSP数据库、类药性和口服生物利用度筛选获得18 种潜在的功效类黄酮组分及对应的180 个作用靶点,其中木犀草素、槲皮素、儿茶素和表儿茶素是潜在影响橄榄药理活性的重要化学物质。基于类黄酮组分与靶点连通度筛选的35 个关键作用靶点共富集到348 条基因本体通路和136 条京都基因与基因组百科全书信号通路,涉及抗癌、抗病毒、抗菌消炎、调节血糖和保护肝脏等药理活性。通过分子对接及可视化分析表明,所筛选的橄榄功效类黄酮组分能与关键作用靶点稳定结合。结论:代谢组学和网络药理学可为橄榄药用价值开发提供依据,橄榄类黄酮组分通过多成分-多靶点-多通路协同作用发挥多样化的药理作用。
黑果枸杞和黄果枸杞的广泛靶向代谢组学分析
兰天,段国珍,祁有朝,樊光辉
2024, 45(12): 52-58. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20230712-144
摘要
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计量指标
目的:全面分析和鉴定枸杞果实中的代谢物,比较不同品种间代谢物的差异,为深入挖掘和利用不同品种枸杞提供参考。方法:以黑果枸杞和黄果枸杞干果为材料,利用超高效液相色谱-串联质谱进行广泛靶向代谢组学分析,鉴定和比较两种枸杞的代谢物。结果:两种枸杞果实中共检测出1 098 种代谢产物,包括氨基酸及其衍生物、酚酸、黄酮、生物碱、脂质等12 类,其中酚酸、黄酮和生物碱3 类代谢产物占比最高。通过主成分分析和聚类分析发现,黄果枸杞与黑果枸杞相比,存在235 种差异代谢物上调和252 种差异代谢物下调。京都基因与基因组百科全书富集分析发现,不同品种枸杞间的差异代谢物主要涉及黄酮生物合成,托烷、哌啶和吡啶生物碱的生物合成,次生代谢物的生物合成,ABC转运等途径。结论:不同品种对枸杞代谢物的含量影响较大,本研究结果对黑枸杞和黄枸杞的开发和利用提供一定的理论指导。
食品化学
不同酵母发酵面团特性分析及其对馒头品质的影响
乞萌,魏冠棉,李丽娜,许超,王向红,桑亚新
2024, 45(12): 59-67. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20230624-175
摘要
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计量指标
为改善老面馒头的品质,以提高发酵馒头的风味和口感,本研究分析了前期从老面中得到的3 株酵母(酿酒酵母XTC-y11、XTC-m13、杰丁塞伯林德纳氏酵母HSO-y3)和一株生产用酵母(CICC 31616)的发酵特性、产香特性及其发酵馒头的感官品质和挥发性风味物质。结果表明,XTC-y11生长的速度最快;XTC-y11、XTC-m13的糖代谢能力较好;与生产用酵母相比,XTC-y11产气量大,XTC-m13面团发酵膨胀体积大,具有良好的发酵能力。HSO-y3在24 h的发酵液中总酯质量浓度最高,达到1.672 g/100 mL。添加老面酵母XTC-y11和XTC-m13的馒头白度、硬度、咀嚼性和弹性最为适中;感官评定的结果中,添加XTC-y11、XTC-m13评分最高。通过气相色谱-离子迁移谱在4 个样品中共鉴定出37 种风味化合物,其中醇类和酯类物质相对含量较大,XTC-y11中含有较高含量的4-戊烯酸、2-甲基丁醛、(E)-2-己烯酸、乳酸乙酯、乙酸乙酯、2-戊基呋喃;HSO-y3酯类物质含量较高。由偏最小二乘判别分析,发现4 种馒头中挥发性成分存在较大差异,并筛选出18 种差异化合物。综上所述,XTC-y11其对馒头的风味和品质有积极作用,为提高馒头品质和风味提供有利的参考价值。
玉米醇溶蛋白糖基化产物对DHA微胶囊氧化稳定性的影响
徐雪晗,张慧君,李萍,宋君宇,王屈园,王若懿,宋秘钊
2024, 45(12): 68-77. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20231012-096
摘要
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计量指标
为探究糖基化改性玉米醇溶蛋白作为壁材的抗氧化能力,提高藻油在贮藏期间的抗氧化性,利用改性玉米醇溶蛋白作为壁材包埋藻油,对包埋后藻油的储藏稳定性进行分析,并对其货架期进行预测。结果表明,改性玉米醇溶蛋白的最佳工艺条件为糖/蛋白质量比1∶12、反应时间30 min、超声功率400 W,在此条件下glu-zein的抗脂质过氧化能力达到最高,为72.31%。改性后的玉米醇溶蛋白抗脂质过氧化能力、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除能力、还原能力、羟自由基清除能力、超氧阴离子自由基清除能力等均有显著提高(P<0.05)。将藻油包埋在改性玉米醇溶蛋白中考察藻油的储藏稳定性,在加速氧化期间,其过氧化值、硫代巴比妥酸反应物值均低于裸藻油及未改性玉米醇溶蛋白包埋的藻油。60 ℃条件下储藏18 d后,glu-zein包埋的藻油POV较未改性玉米醇溶蛋白低3.68 mmol/kg,较裸藻油低39.14 mmol/kg;室温条件下与未包埋藻油货架期相比延长240 d;同时,改性后的玉米醇溶蛋白包埋的藻油二十二碳六烯酸保留率为96.95%。研究结果可为扩大改性玉米醇溶蛋白作为壁材的抗氧化性及递送易受氧气影响的生物活性物质应用提供理论依据。
透明质酸对南美白对虾虾糜理化性质和凝胶特性的影响
尹开平,林端权,陈玉磊,张凌晶,何文雄,翁凌,曹敏杰,孙乐常
2024, 45(12): 78-89. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20230906-049
摘要
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计量指标
以南美白对虾(Litopenaeus vannamei)虾糜为研究对象,考察不同添加量(0.1%、0.3%、0.5%、0.8%和1.0%,以虾肉的质量计)透明质酸(hyaluronic acid,HA)对虾糜凝胶特性和理化性质的影响。结果显示,一定量HA能够改善虾糜凝胶的质构特性和凝胶强度,提高虾糜凝胶的亮度和白度。适量添加HA还能够促使虾糜凝胶内部自由水和不易流动水向结合水转变,改善虾糜凝胶的水结合特性,提高持水性(water-holding capacity,WHC)。流变学分析表明,一定量HA能使虾糜的储能模量提高,然而低添加量HA会对表观黏度产生不利影响。化学作用力分析表明,离子键和氢键随HA的添加分别呈现先减后增和先增后减的变化趋势,适量HA可以改善疏水相互作用,巯基氧化形成二硫键的过程则被HA抑制。HA还能与虾糜蛋白相互作用,抑制蛋白多聚体的形成,改变蛋白质的构象,促使蛋白质二级结构从α-螺旋向β结构和无规卷曲转变。添加适量HA对虾糜凝胶微观结构同样有所改善,促使虾糜凝胶形成更加均匀致密的微观结构。其中,添加0.8% HA虾糜凝胶具有最高的硬度、咀嚼性、胶着性、凝胶强度以及储能模量和最致密的微观结构,WHC较对照组也显著提高(P<0.05)。而添加0.1% HA虾糜凝胶的质构特性、凝胶强度、WHC、储能模量均较对照组有所降低,微观结构也较为松散。
单宁酸与乳清分离蛋白结合对紫苏精油抗菌乳液稳定性的影响
唐文翔,都龙,王在天,孙芝兰,刘芳,王道营
2024, 45(12): 90-100. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20231007-030
摘要
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计量指标
探究单宁酸(tannic acid,TA)与不同种类蛋白共价结合对蛋白结构和紫苏精油(Perilla essential oil,PEO)纳米乳液稳定性的影响,并对乳液的抗菌性能进行评估。通过荧光光谱法和红外光谱法研究TA与不同种类蛋白的相互作用,结果表明TA与乳清分离蛋白(whey isolate protein,WPI)的结合位点最多(n=1.65),能够形成稳定的蛋白-TA复合物,利用其制备的乳液具有高稳定性。通过比较不同超声功率和油水比例制备的乳液,发现超声功率675 W、油水比1∶9条件下制备的乳液粒径最小((292.3±1.96)nm)、电位绝对值较大((-62.50±0.29)mV)、包埋率最高((74.51±0.35)%)。WPI-TA复合物与PEO之间的相互作用能够稳定乳液结构,乳液在4 ℃贮藏28 d仍具有较高的稳定性。乳液包埋能显著降低PEO的损失,相同条件下乳液中PEO的损失率仅为纯精油的1/3。本研究为蛋白-TA二元复合物的合成和易挥发物质的包埋提供了思路,拓宽了纳米乳液在食品工业中的应用。
大豆油体替代牛乳脂肪对牛乳稳定性及其酸乳品质的影响
何胜华,周三九,王永辉,李光辉,高雪丽,黄继红,郭卫芸
2024, 45(12): 101-108. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20231007-032
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计量指标
本研究首先从大豆种籽中提取大豆油体,然后将大豆油体替代牛乳中的脂肪,探讨大豆油体替代牛乳脂肪乳在不同环境下的稳定性,最后将大豆油体替代牛乳脂肪乳进行酸乳加工,以无水奶油替代牛乳脂肪乳及牛乳进行对照,考察大豆油体替代牛乳脂肪乳对牛乳稳定性及酸乳品质的影响。结果表明,大豆油体替代牛乳脂肪乳、无水奶油替代牛乳脂肪乳及牛乳在pH 2.0和4.0时,粒径较大。在pH 2.0~10.0,大豆油体替代牛乳脂肪乳的粒径显著高于无水奶油替代牛乳脂肪乳及牛乳的粒径(P<0.05)。除200 mmol/L外,在NaCl浓度0~500 mmol/L条件下,大豆油体替代牛乳脂肪乳的平均粒径显著高于无水奶油替代牛乳脂肪乳及牛乳的粒径(P<0.05),但是3 种乳液油滴均没有明显的聚集,表现较稳定。在不同热处理温度条件下,大豆油体替代牛乳脂肪乳、无水奶油替代牛乳脂肪乳及牛乳都具有较高的热稳定性。大豆油体替代牛乳脂肪乳经过6 h发酵后其pH值能达到酸乳的理想pH值4.5左右,而且用时较无水奶油替代牛乳脂肪乳及牛乳短。大豆油体替代牛奶脂肪乳发酵形成的酸乳黏度显著高于无水奶油替代牛乳脂肪乳及牛乳发酵的酸乳的黏度(P<0.05),而且酸乳的感官和质地均较好。本研究可为大豆油体替代牛乳脂肪进行乳制品加工提供参考。
生物工程
绿豆7S球蛋白基因鉴定及在籽粒发育中的表达分析
丁冬会,张雨朋,周人玲,席武洋,耿旎周,常玮,赵青平,刘嘉斐,杨树琼
2024, 45(12): 109-115. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20230726-292
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计量指标
为阐明绿豆7S(Vigna radiata 7S,Vr7S)球蛋白基因的基本性质及其在籽粒生长发育过程中的表达模式,本研究运用生物信息学、反转录聚合酶链式反应(reverse transcription-polymerase chain reaction,RT-PCR)对10 个Vr7S球蛋白基因的理化性质、基因结构特征、蛋白三级结构、系统发育关系及基因表达谱等进行研究。结果表明,Vr7S球蛋白基因编码的蛋白长度为246~594 个氨基酸,等电点位于5.02~6.40之间,分子质量为27.82~70.02 kDa;所有Vr7S球蛋白基因包含3~7 个外显子、2~6 个内含子、5~8 个保守基序;除Vr7S B1具有1 个cupin保守结构域外,其余9 个基因均含有2 个cupin结构域;Vr7S球蛋白三级结构有4 种类型,主要包含α-螺旋、β-链等结构;在cupin保守结构域中,绿豆和其他物种共有67 个保守氨基酸残基,绿豆与赤豆7S球蛋白基因间的同源关系最近,其次是菜豆、木豆及大豆等。基于不同绿豆品种、不同发育时期籽粒的转录组测序和RT-PCR表达谱分析显示,Vr7S球蛋白基因伴随着绿豆籽粒的发育成熟呈现表达量升高的趋势,这与其他豆科物种7S球蛋白基因的表达模式一致,表明其在绿豆籽粒贮藏蛋白的生成调控过程中具有积极作用。本研究为进一步解析Vr7S球蛋白基因在绿豆籽粒发育中的生物学功能奠定了基础。
植物乳杆菌和模仿葡萄球菌复配对发酵羊肉香肠理化性质、风味及多肽抗氧化能力的影响
冯美琴,龚瑶,孙健
2024, 45(12): 116-124. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20231007-031
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计量指标
本研究以植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)CD101和模仿葡萄球菌(Staphylococcus simulans)NJ201作为复配发酵剂制作发酵羊肉香肠,以不接菌自然发酵香肠为空白对照。通过测定两组pH值、色差、质构等理化指标,游离氨基酸、挥发性风味物质的种类与含量,测定从香肠中提取的多肽对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基、2,2’-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid),ABTS)阳离子自由基、羟自由基的清除能力,探究复配发酵剂对发酵羊肉香肠理化性质、风味及多肽抗氧化能力的改善作用。结果表明,植物乳杆菌CD101和模仿葡萄球菌NJ201复配发酵能够迅速降低羊肉香肠在发酵期间的pH值,提高香肠的安全性;提高羊肉香肠的亮度与色泽、硬度和咀嚼性,改善其品质;增加游离氨基酸总量、挥发性风味物质种类,提升羊肉香肠的风味;显著提高羊肉香肠多肽对DPPH自由基、ABTS阳离子自由基以及羟自由基的清除率,提升香肠多肽抗氧化活性。综上,接种发酵能对发酵羊肉香肠理化性质、风味及多肽的抗氧化能力均有明显改善。本研究能够为发酵肉制品的工业化生产提供理论依据。
藤椒精油抗芽孢杆菌生物被膜关键组分的分子对接虚拟筛选与活性评价
肖瑀晗,吕昕昱,张莹凡,原鹏飞,周曼,侯晓艳,陈安均,张志清,申光辉
2024, 45(12): 125-135. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20230905-038
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计量指标
为探讨藤椒精油抗腐败解淀粉芽孢杆菌生物被膜的关键活性组分及其胞内作用靶点,根据文献报道构建藤椒精油组分数据库和芽孢杆菌生物被膜形成相关靶蛋白分子结构集,采用CB-DOCK2进行藤椒精油组分与生物被膜形成相关靶蛋白的分子对接,根据分子亲和能力筛选精油抗细菌生物被膜的关键组分及潜在作用靶点。最后通过离体培养结合结晶紫染色法进行藤椒精油关键活性组分石竹烯和氧化石竹烯的抗生物被膜实验验证。分子对接结果表明,藤椒精油的24 种挥发性成分与58 个解淀粉芽孢杆菌生物被膜形成相关的靶点具有不同的亲和能力,其中氧化石竹烯和β-石竹烯可通过超共轭效应和疏水相互作用、范德华力等分子间作用力与ComP、RapC紧密结合并形成稳定构象。离体生物被膜培养验证实验表明,氧化石竹烯和β-石竹烯对解淀粉芽孢杆菌的最小生物被膜抑制质量浓度分别为6.0 mg/mL和2.0 mg/mL。此外,氧化石竹烯和β-石竹烯还能干扰菌体泳动能力,降低细胞初始黏附和自聚集能力,改变细胞表面疏水性。研究结果揭示了藤椒精油抗细菌生物被膜的关键活性组分及其潜在作用靶点,并为解析植物精油生物活性相关胞内分子机理提供了可行的辅助策略。
营养卫生
玉米蛋白水解物对幽门螺旋杆菌感染诱导小鼠胃损伤的拮抗作用
李冠龙,刘晓兰,苗正飞,郑喜群
2024, 45(12): 136-143. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20230910-073
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计量指标
目的:研究玉米蛋白水解物对幽门螺旋杆菌感染诱导小鼠胃损伤的保护作用。方法:以健康的昆明雄性小鼠为研究对象,适应性喂养7 d后,随机分为正常组、模型组、CPN200组(200 mg/kg mb)、CPN400组(400 mg/kg mb)、CPN600组(600 mg/kg mb)和阳性对照组,通过灌胃幽门螺旋杆菌建立感染小鼠胃部模型,连续灌胃玉米蛋白水解物5 周后,测定小鼠胃组织中抗氧化能力、炎症因子和核转录因子相关指标水平和小鼠胃组织形态学变化。结果:与模型组相比,玉米蛋白水解物干预可以显著提高机体抗氧化水平,超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶水平显著提高(P<0.05),丙二醛水平显著降低(P<0.05)。小鼠胃组织中促炎因子和趋化因子肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-1β、髓过氧化物酶、单核细胞趋化蛋白1、角质细胞趋化因子水平均显著降低(P<0.05)。与模型组相比,小鼠胃组织中核转录因子信号通路Toll样受体4、髓样分化因子88以及核转录因子κB(nuclear factor-κB,NF-κB)等关键代谢物水平均显著降低(P<0.05)。结论:玉米蛋白水解物可以显著升高机体抗氧化水平,减轻脂质过氧化程度,降低胃组织炎症反应和抑制NF-κB信号通路反应,从而起到对幽门螺旋杆菌感染诱导小鼠胃损伤的拮抗效果。
普洱熟茶对糖脂代谢异常改善效果的临床研究
孙颖,李艳,王黎明,侯粲,郝彬秀,李颂,孙婷婷,祁敬杰,钟丽娣,杜琴,许伟坚,陈再强,田波,黎海莹,应剑,陈玉华,魏珍珍
2024, 45(12): 144-156. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20230929-261
摘要
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计量指标
本实验探讨了一款普洱熟茶对糖脂代谢异常人群的健康改善作用。该茶为云南中茶茶业有限公司的上市产品Y562普洱熟茶,招募合格试饮志愿者,采用营养流行病学临床干预研究设计,试饮该茶3 个月,通过检测及对比志愿者试饮前后的人体成分(体质量、身体质量指数、体脂比、内脏脂肪)、身体围度(腰围、臀围、颈围)、糖代谢相关指标(空腹血糖、胰岛素、C肽、糖化血红蛋白)、脂代谢相关指标(总胆固醇、甘油三酯、高密度脂蛋白胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇、载脂蛋白A1和B)、血尿酸、肝脏脂肪量和肠道菌群等各项指标,探讨该普洱熟茶的健康功效。结果显示,试饮Y562普洱熟茶3 个月后,饮食和运动不变的情况下,志愿者的体质量、身体质量指数、身体围度(腰围、臀围、颈围)、血脂(高密度脂蛋白胆固醇、载脂蛋白A1和B)和肝脏脂肪量均显著改善(P<0.05);血糖(空腹血糖、胰岛素、C肽、胰岛素抵抗、糖化血红蛋白)、血甘油三酯、血尿酸均有改善,但差异没有统计学意义(P>0.05);肠道菌群改善,均匀性增加,Lactobacillus、Clostridium、Akkermansia muciniphila、Clostridium scindens、Streptococcus thermophilus等菌属/种相对丰度升高,Streptococcus、Lactococcus、Bacteroides、Bifidobacterium、Parabacteroides distasonis等菌属/种相对丰度降低。研究提示Y562普洱熟茶具有辅助减肥、改善体型、降血糖、降血脂、改善非酒精性脂肪肝的作用,预测内在机制可能与普洱熟茶调节肠道微生态及胆汁酸通路相关。
银耳多糖对益生菌发酵驼乳改善小鼠免疫和肠道黏膜屏障功能的影响
黄文琪,郑剑斌,王睿,赵立娜
2024, 45(12): 157-164. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20231031-264
摘要
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计量指标
目的:研究银耳多糖对益生菌发酵驼乳改善环磷酰胺(cyclophosphamide,CTX)诱导的免疫抑制小鼠免疫和肠道黏膜屏障功能的影响。方法:测定益生菌发酵驼乳和银耳益生菌发酵驼乳的理化指标和抗氧化活性。BALB/C小鼠随机分为正常组(NC组)、模型组(MD组)、益生菌发酵驼乳组(FCM组)、银耳益生菌发酵驼乳组(FYCM组),每天分别灌胃0.2 mL生理盐水、生理盐水、益生菌发酵驼乳、银耳益生菌发酵驼乳,干预周期为30 d;最后4 d,除NC组之外,其余各组每天腹腔注射60 mg/kg·mb CTX构建免疫抑制模型。对小鼠脏器指数、脾淋巴细胞增殖活性、迟发型变态反应、细胞因子和免疫球蛋白含量、脾脏和空肠组织形态学进行分析。结果:低温贮藏21 d,FYCM的pH值从4.52缓慢下降到4.30,滴定酸度从95.7 °T逐步上升到124.73 °T,乳酸菌数量从9.40×109 CFU/mL下降到8.38×109 CFU/mL,持水力从39.23%下降到35.13%。与益生菌发酵驼乳相比,银耳益生菌发酵驼乳的抗氧化能力极显著提高(P<0.01)。小鼠实验表明,与MD组相比,FYCM可显著提高免疫抑制小鼠的脏器指数、脾淋巴细胞增殖率和迟发性超敏反应能力,上调白细胞介素-6、干扰素-γ、免疫球蛋白G、免疫球蛋白M、肠道分泌型免疫球蛋白A水平,修复脾脏和空肠黏膜结构,且其效果显著优于FCM。结论:银耳益生菌发酵驼乳具有调节免疫和肠道黏膜屏障功能的潜力,在功能性乳品市场具有广阔的应用前景。
成分分析
基于代谢组学的绿茶热加工过程中化学成分变化规律解析
于帅,许继业,胡争艳,高健健,陈丹,谭俊峰,林智,戴伟东
2024, 45(12): 165-175. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20230910-074
摘要
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计量指标
为探究高火功绿茶品质的形成机理,基于超高效液相色谱-四极杆轨道阱质谱代谢组学方法对绿茶加工过程样进行分析,重点关注杀青、干燥和焙火等热加工过程中化学成分差异及变化规律。在绿茶不同热加工过程样中共鉴定出125 种化合物,包括10 种黄烷醇类、14 种二聚儿茶素类、19 种黄酮醇-O-糖苷类、5 种黄酮-C-糖苷类、8 种N-乙基-2-吡咯烷酮取代的儿茶素(N-ethyl-2-pyrrolidinone-substituted flavan-3-ols,EPSF)类、16 种氨基酸类、13 种酚酸类、4 种有机酸类、11 种生物碱类、13 种脂类、4 种香气糖苷类和8 种其他类化合物。偏最小二乘判别分析和热图分析结果表明,绿茶热加工过程中内含成分变化明显,筛选出114 种具有显著差异的化合物(P<0.05)。在杀青、干燥、焙火等过程中,大部分儿茶素、二聚儿茶素类化合物含量下降,EPSF类、黄酮-C-糖苷类和脂类化合物含量明显上升;香气糖苷类化合物(苯乙醇樱草糖苷、芳樟醇樱草糖苷和芳樟醇氧化物樱草糖苷等)含量在杀青过程中增加了439%~2 497%;N-1-脱氧-D-果糖酰茶氨酸含量在干燥过程中增加了820%~1 290%;黄酮醇-O-糖苷类化合物(杨梅素-3-半乳糖苷、山柰酚-3-半乳糖苷、山柰酚-3-阿拉伯糖苷、杨梅素-3-葡萄糖苷和山柰酚-3-葡萄糖苷等)含量在焙火过程中明显下降。本研究可为后续进一步提升绿茶品质提供理论参考。
基于风味组学和脂质组学分析不同品种原料鸭对卤鸭挥发性风味的影响
滕飞,刘小琳,钟强,邢政,吴婷,徐晓云
2024, 45(12): 176-186. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20230919-182
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计量指标
本研究以樱桃谷鸭、荆江鸭和番鸭制成的卤鸭为研究对象,采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术和液相色谱-串联质谱联用技术对3 种卤鸭的挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)和脂质进行分析,共鉴定出53 种VOCs和3 538 种脂质。此外,确定了16 种特征VOCs,筛选出1 387 种可区分3 种卤鸭的潜在脂质标志物。通过网络分析和京都基因与基因组百科全书富集分析发现,磷脂与各脂质间联系密切,含18 个以上碳原子的不饱和脂肪酸可能是脂质降解的主要产物。相关性分析结果表明,VOCs与脂质关系密切,以磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺为主的磷脂标记物可能有助于形成特征VOCs。通过聚类分析可知,荆江鸭和番鸭制成的卤鸭风味和脂质组成比较相似,本实验结果可为卤鸭风味调控和原料鸭选育提供理论依据。
川渝地区青花椒的麻感特性分析
高露,赵镭,史波林,汪厚银,钟葵,闫师杰
2024, 45(12): 187-193. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20230911-084
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计量指标
采用感官时间-强度法和高效液相色谱法对川渝地区7 种青花椒原料的椒麻感官特征以及主要麻味物质组成及含量进行测定,并通过偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)对麻味物质组成含量及感官特性进行关联性分析。结果表明:青花椒的麻感具有先快速上升后缓慢下降的特征,100 s左右达到最大麻感强度。不同样品之间酰胺含量差异较大,含量分布范围为5 505.77~8 639.30 mg/100 g。PLSR结果表明青花椒麻感特性与酰胺物质组成关联密切,最大感官强度、持续时间(Ttot)、曲线下面积与羟基-α-山椒素呈强正相关性,Ttot与羟基-ε-山椒素和羟基-β-山椒素呈强正相关性。不同产地青花椒在麻感特性和酰胺组成上存在差异,羟基-α-山椒素和花椒油素是不同青花椒样品麻感特性差异的关键物质。本研究旨在为后期川渝地区青花椒麻感品质评价提供基础数据参考和科学依据。
3 种云南酿酒葡萄皮渣的营养、化学成分及功能活性
李雅静,宋静,陈万谨,田辉,张雪春,王娟,王振兴,武霄
2024, 45(12): 194-204. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20230813-094
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计量指标
实验以云南酿酒葡萄皮渣(‘玫瑰蜜’‘云中舞’‘法国野’)为原料,测定其营养成分、氨基酸和花青素相关化合物组成。进一步提取3 种葡萄皮渣中的游离酚、结合酚和酯化酚,并以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)阳离子自由基清除能力、铁还原能力以及α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶抑制能力为指标,评估其体外抗氧化和降血糖活性。同时利用高效液相色谱法对其中的酚类化合物进行定量分析。结果表明,3 种葡萄皮渣具有相似的营养组成,具有高膳食纤维、低脂肪的特点,且必需氨基酸含量丰富、组成合理。总体上看,‘玫瑰蜜’具有最高的营养价值。在3 种葡萄皮渣中,共检测到2 种花青素和34 种花色苷,且花色苷主要以-3-O-葡萄糖苷的形式存在,其中‘云中舞’的花青素类化合物含量最高、种类最多,其次为‘玫瑰蜜’;在3 种葡萄皮渣中,‘玫瑰蜜’的总酚含量、体外抗氧化能力和α-葡萄糖苷酶抑制能力最强,α-淀粉酶抑制能力与‘法国野’相当。对于不同形式的多酚而言,结合酚的总酚含量和体外抗氧化能力高于游离酚和酯化酚,而酯化酚的α-淀粉酶抑制能力较好。从3 种葡萄皮渣中一共检测到18 种酚类化合物,其中16 种在‘玫瑰蜜’中检测到,并且结合酚中的酚类化合物含量高于游离酚和酯化酚。综上所述,3 种葡萄皮渣具有良好的营养价值和功能活性,适合作为高纤维、低脂肪、具有一定抗氧化和降血糖能力的功能食品原料进行开发。其中,‘玫瑰蜜’具有最大的开发价值。研究结果对云南酿酒葡萄皮渣的高值化综合利用具有重要的参考价值,并对云南高原葡萄酒产业的发展具有一定意义。
不同泌乳期驼乳化学组成及蛋白质组学
明亮,李雅菲,吕浩迪,浩斯毕力格,伊丽
2024, 45(12): 205-211. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20231007-029
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计量指标
本实验以驼乳为研究对象,通过测定骆驼泌乳初期、中期、后期和干奶期乳基础营养成分及理化指标,探究其在整个泌乳期内的变化规律;并结合定量蛋白质组学技术解析骆驼初乳和常乳中差异的蛋白质,进而挖掘其潜在的功能信息。结果发现,泌乳初期驼乳中蛋白质、脂肪、乳糖、总固形物等基础营养成分的含量最高,随后随着泌乳期的延长其含量具有降低的趋势。驼乳理化性质随泌乳期而变化,其中泌乳初期驼乳密度和折光率最高,显著高于其他3 组(P<0.05);干奶期驼乳pH值和滴定酸度最高(6.89和20.71 °T);泌乳期对驼乳电导率的影响较小。定量蛋白质组学的研究结果表明,在驼乳中发现了高峰度的免疫球蛋白、类胰岛素、乳铁蛋白等保护性蛋白,并在骆驼初乳和常乳中共鉴定到641 个差异显著蛋白质(P<0.05)。骆驼初乳中高丰度蛋白大部分与免疫应答、抗炎、组织保护与修复、代谢过程有关,表明骆驼初乳更有助于幼崽抗微生物感染免疫系统的建立。该研究可加深对驼乳泌乳期内理化性质及蛋白组成的认识,为开发驼乳功能性食品提供重要的信息。
食品工程
挤压螺杆转速对碎米重组米中淀粉多层级结构的影响
王可心,王丽爽,霍金杰,于小帅,岳喜庆,马小淇,段玉敏,肖志刚
2024, 45(12): 212-219. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20231006-021
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计量指标
以碎米粉为原料,调整挤压螺杆转速,通过扫描电子显微镜图、小角X射线衍射图、X射线衍射图及傅里叶变换红外光谱对重组米的微观结构、淀粉糊体系亚微观结构和分形结构、长程有序、短程有序结构进行对比。研究发现:挤压处理后大米淀粉的螺旋构象发生变化,其表面孔隙变多,结晶结构发生明显改变。随着挤压螺杆转速逐渐降低,大米淀粉的分形维数、相对结晶度和双螺旋程度均逐渐下降,体系呈现疏松无序的状态。将直链淀粉和支链淀粉进行分离后发现,挤压处理可能导致直链淀粉与脂质形成少量复合物,支链淀粉的粒径最大达到1 000 μm以上,挤压使得颗粒表面更加粗糙。本研究对大米副产物的重构利用有着重要借鉴意义。
超声波处理对类PSE鸡肉肌浆蛋白的结构性质和乳化性能影响
李可,孙立雪,王琳梦,石盼盼,王昱,何向丽,白艳红
2024, 45(12): 220-228. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20231003-008
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以类PSE(pale, soft and exudative)鸡肉肌浆蛋白为对象,探讨不同超声功率(20 kHz,0、150、300、450、600 W)在不同超声时间(0、5、10、15 min)条件下对肌浆蛋白的结构、理化性质以及乳化性能的影响。十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳显示超声前后肌浆蛋白组成无明显变化;圆二色谱检测显示超声处理未改变类PSE鸡肉肌浆蛋白的二级结构。不同超声时间(5~15 min)和不同超声功率(150~600 W)处理对肌浆蛋白的粒径、浊度、电位、表面疏水性、荧光强度、紫外光谱、溶解度、乳化性能等均有显著影响。随超声处理时间的延长,超声处理功率的增加,类PSE鸡肉肌浆蛋白的平均粒径与浊度显著减小(P<0.05),最低降至粒径237.2 nm和浊度0.018;Zeta电位绝对值、溶解度、表面疏水性和荧光强度显著增加;以上指标均在超声时间相同条件下超声功率达到600 W时或超声功率相同条件下超声时间延长至15 min时,效果最显著,其中相比于对照组溶解度最大增加了44.72%。另外,超声处理可显著增加类PSE鸡肉肌浆蛋白的乳化活性指数和乳化稳定性指数,降低肌浆蛋白乳液稳定性指数(P<0.05),其中20 kHz、300 W超声处理15 min时类PSE肌浆蛋白乳化性能最高,乳化活性指数增加了79.18%,乳化稳定性指数增加了44.87%。综上,超声处理改变了类PSE鸡肉肌浆蛋白的结构性质,有效改善了其溶解性与乳化性能。
微波预处理对花生压榨特性的影响
郝琴,万楚筠,刘佳杰,席健武,郑畅,杨国燕
2024, 45(12): 229-235. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20230929-265
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计量指标
采用微波对花生进行预处理,研究处理前后花生水分、褐变程度、颗粒质构参量、水分状态分布、蛋白变性程度的变化趋势以及对压榨出油率的影响,并与真空烘箱处理作对比,经Pearson相关性分析,建立各指标与出油率之间的数学相关性,为花生的高效加工利用提供理论依据和数据参考。结果表明,花生在900 W条件下微波7 min,或者85 ℃真空烘箱烘制89 min,水分质量分数从5.25%降至2.27%,此时压榨出油率最高,分别为45.85%和45.76%;此条件下,花生与榨油机之间构成的切应力适中,花生受到充分挤压,发生形变,油脂大量流出,且花生可塑性最好,水分状态组成最为合理,蛋白变性程度适中,既可以使得油脂大量流出,又不会轻易破碎影响饼粕成形。
藤黄果对腌制草鱼鱼刺的软化作用
王晓芸,Mahabaduge Chandika NIROSHAN JAYASOORIYA,熊善柏,毋鑫,汪慧婷,高霞,刘茹
2024, 45(12): 236-242. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20230719-212
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计量指标
以草鱼鱼刺为研究对象,采用藤黄果腌制液对其进行腌制,研究不同温度(5、10、25、40 ℃)腌制过程中草鱼鱼刺硬度的变化规律,同时测定鱼刺的组成、结构以及腌制液的酸度和pH值等的变化,以探究藤黄果对草鱼鱼刺的软化作用和机理。结果表明,随着腌制时间延长,草鱼鱼刺硬度逐渐下降。与新鲜鱼刺相比,腌制25 d时硬度下降71.51%~79.43%(P<0.05),灰分含量下降11.90%~16.65%(P<0.05),水分含量下降4.23%~13.08%(P<0.05)。微观结构由致密有序变得疏松多孔,这是由于H+与鱼刺中羟基磷灰石反应使骨钙溶出,同时腌制液中H+的消耗使其酸度降低、pH值升高,对鱼刺软化起主要作用的有机酸是苹果酸。红外光谱显示鱼刺中的胶原蛋白三螺旋结构未被破坏,但胶原蛋白酰胺A带吸收峰向高波数移动,表明鱼刺中的氢键减少,这可能与鱼刺中羟基磷灰石的流失有关。
包装贮运
冰藏条件下不同贮存形式养殖大菱鲆品质对比
庄小妹,郑尧,马园,郭全友
2024, 45(12): 243-252. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20231208-069
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计量指标
为探究不同贮存形式对养殖大菱鲆(Scophthalmus maximus)品质的影响,测定其3 种贮存形式(整鱼、去内脏和鱼片)在冰藏期间菌落总数、总挥发性盐基氮(total volatile base nitrogen,TVB-N)、硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid,TBA)值、K值、水分分布、微观结构及蛋白降解程度的变化,采用电子舌采集其滋味轮廓,通过气相色谱-离子迁移谱对不同处理大菱鲆挥发性物质进行分析检测。结果表明:鱼片组在贮藏过程中菌落总数、TVB-N及TBA值较高,其中菌落总数在冰藏12 d时达7.05(lg(CFU/g)),超过贮藏终点。除此之外,鱼片组盐溶性蛋白质量分数在第19天时降至最低,为1.57%,同时肌纤维断裂和间隙增大的程度也更严重。与整鱼组相比,去内脏组第19天时菌落总数和TVB-N值均较高,分别为6.58(lg(CFU/g))和16.72 mg/100 g。贮藏末期整鱼组和去内脏组自由水含量占比分别为0.21%和0.28%,显著低于鱼片组(P<0.05),说明其肌肉组织结构也维持较好。最后根据气相色谱-离子迁移谱采集的指纹图谱,结合正交偏最小二乘判别分析及聚类热图分析可将不同冰藏时间下3 种贮存形式大菱鲆区分开。综上所述,冰藏条件下鱼片组品质劣化速度最快,去内脏组次之,整鱼组最慢,研究结果可为替代大菱鲆传统“活品”流通方式提供参考。
饭团低温贮藏过程中不同部位品质变化规律
陈芷涵,金伟平,王展,沈汪洋,贾喜午
2024, 45(12): 253-260. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20231004-009
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计量指标
为探究饭团4 ℃贮藏过程中不同部位品质变化规律,将饭团由外到内均分成外、中、内三部分,采用低场核磁共振仪、米饭食味计、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和气相色谱-离子迁移谱等检测手段分析饭团在贮藏期间不同部位物化性质和微观结构的变化。结果表明:随着贮藏时间的延长,饭团水分含量变化幅度不大,饭团各部位的横向弛豫时间(T2)整体呈下降趋势,部分结合水转变为自由水;外观、口感显著性降低(P<0.05),外、中、内层的综合评分分别从66、65、63 分降至50、49、50 分,硬度显著增加(P<0.05),黏度显著减小(P<0.05),弹性无明显变化;饭团各部位中3 种挥发性物质浓度降低,8 种挥发性物质浓度升高;米饭中的淀粉形成B型结晶结构,饭团外、中、内层的相对结晶度分别从6.21%、5.14%、5.24%升至10.62%、9.99%、9.23%;米饭样品横截面的网状结构出现塌陷,孔隙变得不均匀。相同贮藏时间内,饭团外层和内层的差异最大,饭团外层米饭相较于内层的老化程度更大、品质劣变更严重。研究结果可为饭团品质维持和改良提供理论依据。
安全检测
基于磁性Fe3O4纳米材料的电化学传感器快速测定烤肉中的苯并[a]芘
田野,宋紫薇,李书国
2024, 45(12): 261-268. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20230819-136
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计量指标
本研究以磁性四氧化三铁(Fe3O4)、羧基化多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes-COOH,MWCNTs-COOH)和Nafion为复合修饰材料,以玻碳电极(glassy carbon electrode,GCE)为载体,制备了Fe3O4/MWCNTs-COOH/Nafion/GCE电化学传感器,建立了一种快速、灵敏测定烧烤肉制品中苯并[a]芘(benzo[a]pyrene,BaP)的电化学分析方法。优化结果:电解质溶液为磷酸氢二钠-磷酸二氢钾溶液,pH 2.5,最佳分散剂为0.5%的Nafion溶液,修饰液滴涂量为6 µL(2 mg/mL)、富集时间为15 min。在最优条件下,BaP浓度在0~100 nmol/L范围内和峰电流具有良好的线性关系,决定系数R2=0.997 0,检出限为3.12×10-10 mol/L,加标回收率为86.65%~96.97%。该电化学传感器稳定性和重复性较好,可以用于烧烤肉类食品中BaP快速检测。
香辛料SYBR GREEN I染料实时聚合酶链式反应检测方法的建立及应用
杨晴丽,王仁静,张茹,孟宪卓,姚帮本,陈赵然,张旭,方建军,陈伟
2024, 45(12): 269-275. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20231107-050
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计量指标
目的:本研究致力于建立香辛料真实性成分的分子鉴定方法,为香辛料的掺假提供有效的鉴定和检测方法,在不同的使用条件下分别实现定性或半定量分析,为建立相关标准提供一定的基础技术支撑。方法:研究采用SYBR GREEN I染料实时聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)方法,通过设计特异性引物成功建立了特异性检测八角、茴香、胡椒和花椒的分析技术。结果:该方法能够特异性检测出八角、茴香、胡椒、花椒,Ct值在标准品体积分数0.001%~10%范围内线性关系良好。针对八角标准品,检测限为1%;针对茴香、花椒、胡椒标准品,最检测限均为0.001%。利用该方法对5 份实际样本进行检测,分别在样本1中未检测出八角、茴香、胡椒、花椒;样本2、3、5中检测出八角、茴香、胡椒;样本4中检测出八角、茴香、胡椒、花椒。结论:本实验建立的SYBR GREEN I染料实时PCR方法灵敏度高、重复性好,可应用于实际样品的检测。
应用拉曼光谱技术无损快速检测四季豆新鲜度
吴明慧,孙梦,蔡妮霏,姚卫蓉,于志龙,谢云飞
2024, 45(12): 276-284. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20230910-072
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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(rc)均大于0.92,预测集相关系数(rp)均大于0.89,剩余预测偏差均大于2.0;PCR模型的rc均大于0.79,rp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。
QuEChERS-超高效液相色谱-串联质谱法测定牛乳中的氟吡呋喃酮及其代谢物
陈燕秋,林浩,肖全伟,宋娟,刘川,戴琴
2024, 45(12): 285-291. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20231116-120
摘要
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建立同时快速测定牛乳中氟吡呋喃酮及其代谢物6-氯烟酸和二氟乙酸的超高效液相色谱-串联质谱分析方法。牛乳样品前处理采用简单高效的分散式固相萃取法(QuEChERS)净化,并对净化策略进行了评估,经改进的QuEChERS处理后,以乙腈-水(含0.1%甲酸)为流动相在Shim-pack-GIST C18色谱柱上进行分离,多反应监测模式测定,基质标准曲线外标法定量。在优化的条件下,氟吡呋喃酮、6-氯烟酸、二氟乙酸分别在0.005~0.5、0.005~0.5、0.025~2.5 mg/L质量浓度范围内线性关系良好(R2>0.996),在3 个添加水平条件下的平均加标回收率为70.2%~97.6%,相对标准偏差为3.6%~5.3%,检出限为0.01~0.05 mg/kg。该方法操作简单、准确度和灵敏度高、重现性好,定量限远低于国家规定的最高限量,适用于大批量牛乳样品中氟吡呋喃酮及其代谢物残留的准确测定,实验结果为监管提供了可靠的技术支撑。
专题论述
益生菌及其代谢产物调控胰高血糖素样肽-1缓解2型糖尿病的研究进展
程之梁,张钰龙,杨涵,哈惠,王潆笛,陈菲菲,刘飞,焦月华
2024, 45(12): 292-303. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20230630-241
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2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)是一种由碳水化合物摄入与代谢不平衡导致的慢性代谢性疾病,是当前全球最难治疗的代谢性疾病之一。患者主要表现出高血糖、胰岛素分泌不足、胰岛素抵抗、多食多饮多尿等症状。T2DM常伴随着很多并发症如动脉粥样硬化、肾功能损伤、非酒精性脂肪性肝病等。胰高血糖素样肽-1(glucagon-like peptide-1,GLP-1)是一种由31 个氨基酸组成的多肽,主要用于维持体内葡萄糖稳态和缓解T2DM,但是其半衰期较短,在体内很容易被降解。本文先介绍了益生菌及其对宿主体内GLP-1有调控作用的代谢产物,并介绍了GLP-1对T2DM的缓解作用,包括GLP-1与T2DM的联系、二甲双胍与GLP-1激动剂的临床应用、GLP-1对T2DM缓解作用的不足以及相关益生元对GLP-1含量的调控;最后介绍了益生菌及其代谢产物对GLP-1的调控机制,其中包括短链脂肪酸、胆汁酸、色氨酸及其衍生物和胞外多糖,以期为益生菌及其代谢产物调控宿主GLP-1的产生与释放,并对T2DM的缓解作用方面的研究提供一定的参考。
植物细胞壁多糖高效酶解技术及其在食品加工中应用研究进展
郝倩,邓乾春,周彬,程园梦,周琦,陈洪建,邓紫玙,陈亚淑
2024, 45(12): 304-314. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20230525-243
摘要
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植物细胞壁多糖的结构异质性和复杂性会限制食品加工中植物营养素的释放,最终影响产品的感官品质、营养价值和货架稳定性。利用植物细胞壁多糖降解酶(plant cell wall polysaccharide-degrading enzymes,PCWPE)实现高效酶解是食品加工中克服包裹植物细胞复杂多糖壁屏障的关键步骤。PCWPE包括纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶,可专一高效地水解植物细胞壁层中的糖苷键,显著改善产品感官风味、营养价值,提高多相体系稳定性,并提高产率等。近年来,PCWPE广泛用于饮料加工、植物营养素萃取、功能性糖制备,以及新兴可持续型植物基食品加工,成为食品绿色加工的研究热点。因此,本文就PCWPE酶解机制、高效酶解技术及其在食品工业中应用等领域的最新研究进行综述,以期为高品质植物基食品加工技术创新提供参考依据。
果蔬逆境胁迫应答中AP2/ERF转录因子的激素调控研究进展
李皎琪,李美琪,王玉婷,刘秀玲,张新华,李富军,李晓安
2024, 45(12): 315-323. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20230626-194
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APETALA2/乙烯响应因子(APETALA2/ethylene-responsive factor,AP2/ERF)转录因子家族是植物中最大的转录因子家族之一,其亚家族成员通过与下游互作基因启动子区域的GCC box、DRE/CRT等顺式作用元件特异性结合,激活或抑制相关基因的表达,参与果蔬的生长发育、成熟衰老、胁迫应答等生物学过程的调控。近年来越来越多的研究表明,AP2/ERF还可通过调控靶基因诱导乙烯、茉莉酸、水杨酸等多种植物激素反应或作为反应因子响应植物激素信号,参与植物激素介导的果蔬品质形成、生物胁迫及非生物胁迫应答相关的代谢通路,调节果蔬的品质及抗性。本文对AP2/ERF转录因子的结构特征及其在果蔬中的分类和分布进行了概述,并综述了果蔬逆境胁迫应答中AP2/ERF与主要激素信号相互作用以调控果蔬抗逆性的最新研究进展,以期从AP2/ERF转录因子激素调控的角度,为增强果蔬对逆境胁迫的抗性提供理论依据。
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
叶展,罗舒凡,吕亚萍,熊远夷,刘元法
2024, 45(12): 324-339. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20230525-244
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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。
基于金属纳米粒子的活性包装复合膜在生鲜食品保鲜领域的研究进展
司星雨,刘帅,张扬
2024, 45(12): 340-348. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20230529-272
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近年来,人们对生鲜食品品质的关注不断提高。如何减少其腐败损失并保障消费者的食用安全对于支撑食品行业高质量发展、满足人民日益增长的美好生活需要具有重要意义。活性包装复合膜在改善生鲜食品品质方面作用显著。其中,基于金属纳米粒子与聚合物复合制得的复合膜能够抑制细菌的生长和代谢,减缓食品氧化过程,减少贮藏微环境中的有害成分,提高食品的安全性并延长保质期。金属纳米粒子/聚合物复合膜现已成为食品保鲜领域的研究热点。基于此,本文首先归纳总结了金属纳米粒子/聚合物复合膜的制备方法及特点;随后,从抗菌、抗氧化、清除乙烯、高阻隔性等方面综合分析了复合膜的保鲜机制,探讨了复合膜的传感功能及其生物安全性;最后,阐述了复合膜应用当前面临的挑战,并展望了未来发展的机遇,以期推动复合膜在生鲜食品包装领域的研究和应用。
磷脂氧化降解机制及调控技术研究进展
王英,黄旭辉,李冬梅,秦磊,张玉莹
2024, 45(12): 349-357. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20230707-066
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磷脂广泛存在于蛋、禽、豆科植物种子和水产品中,在食品加工和贮存过程中易发生氧化降解,适度氧化可赋予食品特殊的风味,而过度氧化会造成食品品质劣化、风味下降。光照、温度、氧气等因素均影响磷脂的氧化反应,氧化降解途径复杂,产物繁多,现有的单一检测技术无法准确评价其氧化降解水平,且调控技术在安全、经济方面也存在一定局限性。本文综述了磷脂氧化降解机理、检测及调控技术,有利于系统了解肉及水产品在加工与贮藏过程中的磷脂氧化降解过程,为食品风味调控、提高食品品质提供理论依据。
多酚调控蛋白、多糖及蛋白-多糖复合物乳液中脂质-蛋白质共氧化研究进展
李鹤林,周小玲,吴晓娟,吴伟
2024, 45(12): 358-367. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20230719-206
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由天然生物相容性聚合物(蛋白质和多糖)所稳定的乳液被广泛应用在食品工业中,但其在贮藏过程中会不可避免地发生脂质氧化和蛋白质氧化,对乳液的应用造成负面影响。多酚作为一种天然抗氧化物质可与蛋白质和多糖结合,并通过改变蛋白质和多糖结构、界面性质与抗氧化活性调控复合物乳液氧化稳定性。多酚同时具有强大的自由基清除能力、金属离子还原能力和促进乳液稳定剂构建界面屏障的能力,是提高食品乳液(以天然生物相容性聚合物作为稳定剂)保质期和质量的高性价比选择。然而,目前鲜有研究对多酚影响多酚-蛋白质/多糖二元或三元复合物乳液氧化稳定性的机制进行深入分析。因此,本文首先阐述了食品乳液中脂质-蛋白质共氧化的发生机理,总结了多酚与蛋白质、多糖以及蛋白质-多糖复合物的相互作用,随后分析了多酚含量和种类对多酚-蛋白质/多糖以及多酚-蛋白质-多糖复合物结构、界面性质、抗氧化活性的影响,最终探讨了多酚对蛋白质、多糖或蛋白质-多糖乳液氧化稳定性的影响及机理,可为提升食品乳液在食品工业中的应用提供一定的理论参考。
基于微生物-肠-脑轴的黄酮类化合物抗抑郁作用研究进展
郝丹丹, 申丹, 付复华, 苏东林, 李绮丽, 张馨懿, 陈嘉序, 李涛, 李高阳
2024, 45(12): 368-377. doi:
10.7506/spkx1002-6630-20230712-145
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抑郁症是精神科自杀率最高的疾病,目前治疗抑郁症的药物在长期治疗时会伴随许多副作用。抑郁症的病因及发病机制复杂,多项研究发现植物中广泛分布的黄酮类化合物对抑郁症有显著的改善作用。近年来大量证据表明肠道菌群的改变与抑郁症的发生发展密切相关,黄酮类化合物可以影响肠道菌群的组成及代谢产物,进而通过微生物-肠-脑轴影响人体的情绪和行为。本文综述了近年来国内外关于肠道菌群与抑郁症之间相互作用的研究成果,探讨了基于肠道菌群的黄酮类化合物通过调节炎症因子、神经递质、短链脂肪酸等从而改善抑郁症的潜在机制,为后续探索抑郁症发病机制与预防、改善抑郁症提供研究思路。