《【食品放大镜】大连工业大学朱蓓薇院士团队秦磊教授:基于代谢组学和脂质组学解析盐含量对轻腌海鲈鱼风味形成的影响机制》

  • 编译者: 杨娇
  • 发布时间:2025-11-17
  • 近日,大连工业大学食品学院、海洋食品加工与安全控制全国重点实验室、国家海洋食品工程技术研究中心朱蓓薇院士团队在食品领域TOP期刊《Food Chemistry》 (Q1,IF:8.5) 发表题为“Integration of untargeted lipidomics and targeted metabolomics revealed the mechanism of flavor formation in lightly cured sea bass driven via salt”的研究性论文,秦磊教授、黄旭辉副教授为通讯作者,硕士研究生张紫淳为第一作者。该研究得到“十四五”国家重点研发项目(2023YFD2401400)、辽宁省揭榜挂帅项目(2023JH1/11200001)的资助。

    研究背景 海鲈鱼作为全球重要的水产养殖品种之一,其营养价值丰富,养殖量逐年攀升。而腌制作为一种传统加工方式,能有效延长水产品储存期限,并因其独特的咸香风味而受到消费者喜爱。氯化钠(NaCl)是腌制工艺中不可或缺的腌制剂之一,它不仅提供咸味,还能改善产品的质构和风味等特性。目前的国内外研究主要集中在NaCl对腌制水产品颜色、质地等理化指标的影响,而对其风味形成机制的系统研究仍显不足。在肉制品加工过程中,风味化合物的形成涉及一系列复杂的生物化学反应,其中脂质的水解和氧化是肉制品中主要的生化反应,在风味形成中发挥着至关重要的作用。本研究以海鲈鱼为研究对象,融合风味组学、脂质组学和靶向代谢组学分析,系统性地揭示了不同NaCl浓度对特征风味物质形成与转化的调控规律,并解析了其关键前体物质的代谢途径。该研究可为低盐腌制水产品的开发、风味平衡调控及产业化生产提供科学依据,推动传统腌制技术向健康化方向转型升级 。 成果介绍 本研究通过电子感官系统构建了不同盐浓度下腌制海鲈鱼的风味特征轮廓,并运用气相色谱-质谱联用(GC-MS)及超高效液相色谱-质谱联用(UPLC-MS/MS)等技术,对不同盐浓度下腌制海鲈鱼的挥发性风味物质、亲水性代谢小分子物质及脂质分子的组成进行了解析,旨在揭示NaCl对关键风味成分形成的影响。结果表明:NaCl可提高轻腌海鲈鱼的咸味、回味和气味特征,降低其苦味和涩味,其中腌制液盐浓度为6%和8%实验组的风味特征呈现高度相似性。腌制后游离氨基酸与有机碱等关键呈味物质含量显著增加,有效改善了海鲈鱼的滋味品质。1-辛烯-3-醇、己醇、2-十一烷酮、3-辛酮和2-戊基呋喃被鉴定为关键差异挥发性风味物质,NaCl的添加能显著促进特征风味物质的生成。腌制过程中脂质氧化与水解反应协同发生,其中甘油三酯(TGs)和磷脂酰胆碱(PCs)是主要参与的脂质亚类。基于多元统计分析共筛选出60种重要差异脂质代谢物(VIP>1),其中PC 18:1_16:0、PE 18:1_18:1、TG 16:0_25:0_18:2等关键脂质分子呈现显著变化。NaCl浓度的增加会促进TGs的降解,但当NaCl浓度超过6%时,会对PCs的降解产生抑制效应。本研究揭示了盐驱动下轻腌海鲈鱼风味形成机制,为水产品的减盐风味调控提供了重要的理论依据,并为未来低盐轻腌水产品的开发奠定了基础。 图文赏析 图1 不同含盐量腌制海鲈鱼电子鼻、电子舌差异分析 图2 不同含盐量腌制海鲈鱼挥发性风味物质差异分析 图3 不同含盐量腌制海鲈鱼呈滋味小分子物质差异分析 图4 不同盐含量腌制海鲈鱼脂质组学分析 图5 基于多组学技术解析腌制海鲈鱼关键风味化合物的潜在代谢通路 原文链接 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.142675

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    • 编译者:杨娇
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    • 标题:Bifidobacterium breve M- 16V Alleviates Cow's Milk Allergy in a Mouse Model via Gut Microbiota- Derived Indole- 3- Propionic Acid- Aryl Hydrocarbon Receptor Signaling Axis / 短双歧杆菌 M-16V 通过肠道微生物群产生的吲哚-3-丙酸-芳基烃受体信号轴缓解小鼠模型的牛奶过敏 期刊:Allergy Online:2025.08.01 IF:12.0 2 背景 食物过敏(FA)是婴幼儿最常见的免疫异常之一,其中牛奶过敏(CMA)发病率高达2%~3%,目前仅能通过严格回避牛奶蛋白及对症治疗,缺乏安全有效的干预策略。近年研究表明,肠道菌群失调与CMA发生密切相关,益生菌可通过重塑菌群、增强屏障及调节免疫缓解过敏。然而,关键菌群代谢产物及其作用机制尚不清晰。色氨酸在菌群作用下可生成吲哚衍生物,其中吲哚-3-丙酸(IPA)被报道能激活芳烃受体(AhR)并维持肠道稳态,但其在CMA中的具体角色仍未知。因此,本研究旨在阐明短双歧杆菌M-16V是否通过菌群-IPA-AhR轴缓解CMA,为开发基于益生菌与代谢物的精准干预提供理论和实验依据。 3 亮点: 1. 阐明“益生菌-菌群-代谢物”三元协同的全新抗过敏机制 本研究首次发现短双歧杆菌 M-16V 需与原有肠道菌群协同,通过促进色氨酸代谢菌增殖,增加菌群衍生的IPA,激活AhR信号通路,逆转 Th2 偏向免疫反应、增强肠道屏障功能,填补了“益生菌 - 菌群代谢物 - 免疫轴”调控食物过敏的机制空白。 2.锁定IPA-AhR轴为关键效应通路 多组学整合发现,M-16V显著升高粪便IPA并与过敏指标负相关;体内外功能实验证实,IPA单独即可模拟M-16V的保护效应,而AhR拮抗剂CH223191完全阻断其功效,首次明确IPA通过AhR通路缓解牛奶过敏的因果性与必要性。 3. 构建跨尺度验证体系并具临床转化潜力 研究采用BALB/c过敏模型、抗生素清除、粪菌移植、RNA-seq、代谢组、类器官及细胞共培养等多模型,系统验证M-16V及IPA的安全性与有效性;提出“评估个体菌群基线+补充益生菌/靶向IPA”的精准干预策略,为儿童牛奶过敏及其他食物过敏提供可药物化的新思路。 4 实验方法: 5 实验设计及结果: 图 1. 口服B. breve M-16V减轻BLG诱导的CMA (A) 利用B. breve M-16V干预CMA的实验设计示意图。(B) 过敏反应评分。(C–E) 血清中BLG-特异性IgE、IgG1和小鼠肥大细胞蛋白酶-1(mMCP-1)水平。(F–I) BLG体外再刺激脾细胞培养上清中IL-4、IL-5、IL-13和IFN-γ的浓度。(J–L) 肠系膜淋巴结(MLN)中T-bet?CD4? T细胞、GATA3?CD4? T细胞和CD25?Foxp3? Treg细胞的频率。(M) Th2/Th1比值。(N) 空肠甲苯胺蓝染色代表性图片及肥大细胞计数。 图 2. B. breve M-16V改善CMA小鼠的肠道菌群失调 (A) Sobs指数(α多样性)。(B) 三组小鼠肠道微生物群的主坐标分析(PCoA)。(C) 门水平细菌相对丰度。(D) 属水平细菌相对丰度热图。(E) BLG组与M-16V组差异菌群的LEfSe分析(LDA>2,p<0.05)。(F) 粪便菌群与过敏相关指标的Spearman相关性热图。(G–H) BLG组与M-16V组中Lactobacillus及unclassified_f_Prevotellaceae的相对丰度。(I) 基于KEGG的BLG组与M-16V组菌群功能潜能差异。(J) 三组中“色氨酸代谢”通路丰度。(K) 潜在参与色氨酸代谢的菌属相对丰度。 图 3. 抗生素清除消除B. breve M-16V对CMA的缓解作用 (A) 过敏反应评分。(B–D) 血清BLG-特异性IgE、IgG1及mMCP-1水平。(E–H) BLG再刺激脾细胞培养上清IL-4、IL-5、IL-13及IFN-γ浓度。(I–J) MLN中T-bet?CD4?和GATA3?CD4? T细胞频率。(K) Th2/Th1比值。(L) MLN中CD25?Foxp3? Treg细胞频率。 图 4. IPA是B. breve M-16V缓解CMA的关键代谢物 (A) 空肠转录组PCA图。(B) BLG组与M-16V组差异基因火山图。(C) 空肠差异基因KEGG富集前20通路。(D) 色氨酸代谢相关通路的GSEA富集图。(E) Kyn通路限速酶基因表达热图(RNA-seq)。(F–H) qRT-PCR验证Haao、Kmo、Tdo2表达。(I–J) BLG与M-16V组粪便IPA、IA浓度。(K) 宿主与菌群色氨酸三条代谢通路示意图。(L–O) 空肠及结肠AhR、Cyp1a1、Il-22、Pxr基因表达。(P–Q) 血清IgE、mMCP-1与粪便IPA、IA的Pearson相关性。 图 5. IPA通过激活AhR信号通路缓解CMA (A) IPA干预CMA实验设计示意图。(B) 过敏反应评分。(C–E) 血清BLG-sIgE、IgG1、mMCP-1水平。(F–J) BLG再刺激脾细胞培养上清IL-4、IL-5、IL-13、IFN-γ及TGF-β1浓度。(K–N) MLN中T-bet?CD4?、GATA3?CD4? T细胞频率、Th2/Th1比值及CD25?Foxp3? Treg频率。(O) 空肠甲苯胺蓝染色及肥大细胞计数。(P–Q) 空肠和结肠AhR免疫荧光代表性图片及相对荧光强度。 图6. AhR信号激活是B. breve M-16V缓解CMA的必要条件 (A) 过敏反应评分。(B–E) 血清BLG-sIgE、IgG1、mMCP-1及组胺水平。(F–I) BLG再刺激脾细胞培养上清IL-4、IL-5、IL-13及IFN-γ浓度。(J) B. breve M-16V通过菌群来源IPA激活AhR缓解CMA的机制示意图。 (来源:《生物分析资讯》公众号) 食品放大镜 | 不同领域研究成果 (请点击标题查看) 胶体、乳液及递送系统多糖、纤维、低聚糖等 脂质蜂产品食用菌 食物蛋白、肽与氨基酸多酚类化合物淀粉 食品包装与货架期食品安全与质量控制 凝胶茶酒3D和4D打印 食品营养与人类健康食品检测与分析 食品相关合成人造肉食品风味 益生元、益生菌及合生元食物过敏 分子对接与分子动力学黄酮类化合物 食品感官科学与分析农产品贮藏与加工 肉与肉制品蛋与蛋制品水产品奶及奶制品 豆及豆制品果蔬及果蔬制品大米及米制品 炎症性肠病糖尿病肝病神经疾病
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    • 编译者:杨娇
    • 发布时间:2025-11-17
    • 南京农大食品科学技术学院张充教授团队在《Food Bioscience》发表最新研究成果—蛋白质谷氨酰胺酶助力豆粕蛋白粉功能提升 近期,南京农业大学食品科学技术学院张充教授团队在国际期刊《 Food Bioscience 》 (JCR 一区 , IF = 5.9) 发表题目为 “High-level Production of Protein Glutaminase from ChryseobacteriumProteolyticum and Its Application in Enhancing the Functional Properties of Dried Soybean Meal Protein Powder” 的研究性论文。本文第一作者为南京农业大学食品科学技术学院博士生张凯,张充教授为通讯作者。文章通过 RSM-ANN-GA 策略显著提高蛋白谷氨酰胺酶产量,并应用于豆粕蛋白粉改性。结果表明,酶处理有效改善溶解性、分散性、抗氧化性和消化率,优化后产品风味更佳、色泽更亮且营养保持稳定,为植物蛋白粉高值化利用提供了可推广的绿色工艺。 研究背景 全球大豆产量持续增长,豆粕蛋白含量高,却多用作饲料,造成资源浪费。将其制成蛋白粉,既能增值又具经济效益。工业常用喷雾干燥虽成本低,但高温易致蛋白聚集,降低溶解性与分散性。蛋白谷氨酰胺酶(PG)可将谷氨酰胺残基转化为谷氨酸,有效改善蛋白功能,已应用于多种植物蛋白。然而,PG产量偏低,限制了产业化。氮源优化对产酶至关重要,传统响应面法(RSM)虽常用于工艺优化,但对复杂体系预测有限,人工神经网络(ANN)结合遗传算法(GA)则能实现更高精度和效率。RSM-ANN-GA联合策略有望突破产酶瓶颈,为豆粕蛋白高值化利用提供新思路。 结论与展望 本研究利用响应面法(RSM)与人工神经网络-遗传算法(ANN-GA)联合优化了蛋白质谷氨酰胺酶(PG)的发酵培养基。结果表明,两种模型均具备良好可靠性,其中ANN-GA效果更优,使PG酶活达到7.590 U/mL,较优化前提升63.37%,为摇瓶条件下最高报道水平。进一步通过正交试验优化喷雾干燥工艺,使豆粕蛋白粉(DSMP)收率提升至29.71%。功能性评价显示,随着脱酰胺度(DD)的增加,DSMP的溶解性、分散性及抗氧化能力显著增强,多项指标优于商业大豆蛋白粉(CSPP)。在DD为55%时,DSMP的体外消化率与CSPP相当,同时展现更强的鲜味并降低苦味和涩味。色差分析表明,PG处理改善了粉体亮度与外观品质;营养与氨基酸组成则基本保持稳定,且有利于提升蛋白功能特性。 综上, PG 酶改性不仅有效缓解喷雾干燥引起的热聚集,还在营养、功能、感官及视觉等方面全面提升了豆粕蛋白粉品质。本研究建立了高产 PG 的可行路径,并验证了其在植物蛋白高值化利用中的潜力。未来,该工艺有望推广至更多植物蛋白资源,推动绿色、低成本、功能化蛋白粉的产业化生产,为食品工业应用提供新方向。 图文赏析 图1 图文摘要 图2. PG活性的优化。a-c为赖氨酸、酪氨酸和亮氨酸添加水平对PG活性的影响;d-i为响应面法(RSM)的三维图。根据方差分析(ANOVA),星号表示对照组与实验组间存在显著差异(p<0.05)。 图3. 神经网络耦合遗传算法增强PG活性。a:神经网络拓扑结构;b:神经网络拟合模型的回归图;c:由遗传算法确定的PG活性最优值。 图4. 喷雾干燥工艺优化。a-e分别表示物料浓度、麦芽糊精浓度、进料流速、进料温度和风机强度对DSMP粉末产率的影响。 图5. 不同DD条件下CSPP与DSMP特性对比。a:体外消化率与分散性;b:抗氧化活性;c:溶解度 图6. 不同DD条件下CSPP与DSMP的风味对比。a:电子舌;b:电子鼻 原文链接 https://doi.org/10.1016/j.fbio.2025.107528 作者简介 张充,生物技术专业博士,教授,博士生导师,南京农业大学食品科技学院生物工程系系主任,食品微生物与生物技术研究方向负责人,南京农业大学“钟山学者——学术新秀”,泰州市高层次创新创业人才。长期从事食品酶学与合成生物学、农产品资源高值化利用领域的研究。第一或通讯作者在 Food Hydrocolloids 、 Carbohydrate Polymers 、 Bioresource Technology 等食品生物技术领域权威期刊发表学术论文 40 余篇,第一发明人授权专利 10 件,主持国家级、省部级、企业横向课题 10 余项。曾任 Frontiers in Microbiology 客座编辑,以及 Food Chemistry 、 International Journal of Biological Macromolecules 、 Journal of agriculture and food chemistry 、 LWT- Food Science and technology 、 Enzyme and Microbial Technology 等期刊审稿人。主要研究成果:( 1 )挖掘并改造获得新型蛋白质谷氨酰胺酶( PG )、谷氨酰胺转氨酶( TG) 、漆酶等核心食品酶品种;( 2 )结合分子生物技术与理化育种技术,选育具有自主知识产权的链霉菌、醋酸杆菌、金黄杆菌、食品级大肠杆菌等核心微生物菌种;( 3 )建立新型生物催化技术体系,以农产品加工副产物为原料,创制功能蛋白质、活性肽、细菌纤维素等新资源食品原料。