《【食品放大镜】福建农林大学食品生物智造研究院陈继承教授团队在Trends in Food Science & Technology发表最新成果》

  • 编译者: 杨娇
  • 发布时间:2025-11-17
  • 福建农林大学食品生物智造研究院陈继承教授团队在Trends in Food Science & Technology发表最新成果 近日,福建农林大学食品科学学院博士研究生黄建宇(第一作者)和陈继承教授(通讯作者)联合浙江农业科学院李进军研究员、宁波大学黄涛特聘副教授在国际食品TOP期刊《Trends in Food Science & Technology》(中国科学院一区, IF=15.4) 发表题目为“A new force of sustainable plant protein: nutritional function, technological innovation and application prospect of rice bran protein”的综述性论文。 研究背景 立足“大食物观”以拓宽优质蛋白供给边界,契合《“十四五”全国农业绿色发展规划》中推进农产品加工副产物资源化利用的要求,呼应《“健康中国2030”规划纲要》关于优化居民膳食结构的部署——米糠蛋白的开发与研究,正成为破解优质蛋白供给难题的重要抓手。从稻米加工副产物中挖掘蛋白资源,不仅进一步拓宽了食物来源,更让“藏粮于地、藏粮于技”的理念落地生根,让更多技术和成果从田间地头走向百姓餐桌。 研究成果 植物蛋白研究热潮正推动全球可持续饮食发生变革。作为全球最大的稻米生产国和消费国,中国历史上既加工精米也加工营养丰富的米糠。然而,传统饮食习惯仍以精米为主。米糠因口感不佳、酸涩难吃且加工困难,导致其营养价值长期未被充分利用。本综述系统梳理了米糠蛋白(RBP)的营养特性、加工工艺及应用潜力,从加工历史演变、营养成分构成、功能价值特性及食品制造应用四个维度,对其可持续性与替代潜力展开评估。综述追溯了中国米糠加工的历史脉络,阐明了从新石器时代至现代碾磨技术(如石磨脱壳、水力磨坊、机械化碾磨)的演变特征,同时分析了米糠传统利用模式(动物饲料、救荒粮食、发酵基质)及其社会营养意义;解析了米糠蛋白的核心营养图谱,涵盖基于溶解度的组分分离(白蛋白、球蛋白等)、必需氨基酸组成(赖氨酸、亮氨酸)与FAO/WHO标准的对标分析,以及酶解衍生生物活性肽(血管紧张素转换酶抑制肽/抗氧化肽)的构效关系;通过依次探究溶解度、起泡性、乳化性及凝胶性等功能特性揭示其作用机制,重点关注pH值、温度及加工方式对功能特性的调控作用,并阐述了物理改性(超声-微波联用、高压处理)、化学改性(烷基化)及酶法改性(谷氨酰胺转胺酶交联)等技术的优化效果;同时评估了米糠蛋白在食品领域的可持续应用场景,包括其在植物基乳制品(水包油包水乳液、抗氧化奶片)、植物肉制品(大豆-米糠蛋白复配体系)、可生物降解膜(静电纺纳米纤维)及生物活性物质递送系统(姜黄素纳米乳液、益生菌微胶囊)中的技术功能表现。 研究亮点 1、RBP提供均衡的氨基酸,高消化率,低过敏性,可与乳清蛋白相媲美。 2、RBP及其水解产物可用作多功能食品配料,包括营养强化剂、乳化剂、质地调节剂及递送载体。 3、工艺优化最大限度地提高了RBP的产量、纯度和功能,同时降低了成本。 4、 RBP的功能特性(溶解性、乳化性、发泡性) , 可使其在多种食品中用作质地调节剂与稳定剂。
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    • 编译者:杨娇
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    • 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。
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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