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凤凰彩票第五届食品科学与人类健康国际研讨会-分会场十五∣综合报告十五

  凤凰彩票在创新、健康、可持续的时代背景下,食品在满足色、香、味、形、质等感官诉求外,制造更加符合人类营养与健康需求的未来食品是食品开发的趋势。食品胶体作为食品结构骨架,探索其自身物性、食品营养组分的消化与吸收及由此产生的营养健康效应之间的关系,为食品胶体在未来食品的创新研究与开发中奠定理论基础。亲水胶体的物性主要包括胶体粒子的尺度效应、体积膨胀效应、水合性质、黏度效应、吸附性、可发酵性等。与胶体物性相关联的主要健康效应,可总结为如下几个方面:不同粒度对食糜胃排空及营养成分消化的影响;不溶性/凝胶形成性膳食纤维调控食品质构,促进咀嚼及唾液分泌、降低进食率;可溶性大分子膳食纤维的黏度效应,可调控食品流动行为,延缓胃排空,抑制淀粉酶活性,缓释营养成分;吸水溶胀后体积增大,可增加胃部张力,降低食物能量密度;作为肠道微生物的主要能量来源,调节肠道菌群、改变菌群丰度等。基于亲水胶体的物性显著影响干预能量摄入、食糜消化及糖脂吸收的研究已经获得积极结果。在未来,以人造食品、3D打印食品、智能制造等为代表的未来食品产业发展迅猛,食品合成生物学、厨房机器人、食品智慧感知等颠覆性技术和装备不断涌现。食品胶体作为构筑食品结构的基础,以软凝聚态物理,交叉化学、生物学、工程的结构食品理论及技术创新,将为未来食品的创新设计及技术革新提供了新方向。

  为克服植物蛋白水凝胶固有缺陷,本研究利用非热手段开发了一种新型环保的大豆蛋白基水凝胶。这种水凝胶是通过氧化瓜尔胶与经过表没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechin-3-gallate,EGCG)修饰的大豆分离蛋白之间形成的动态席夫碱键直接构成的。此外,加入的银离子(Ag+)能通过与EGCG中的儿茶酚基团形成金属-配体键,增强水凝胶网络的交联。通过精细调节金属-配体键的密度,可以控制水凝胶的伸展性(高达380%)、溶胀性和流变特性,从而高度适应性地匹配使用需求。这种水凝胶还具有优异的自愈能力、黏附性和可注射性,以及良好的抗菌特性、生物相容性和细胞迁移能力。体内和体外实验均展示了这种水凝胶出色的抗炎性能和调控巨噬细胞极化的能力。此外,在糖尿病全层伤口模型中,通过增强血管生成和胶原沉积,已经证实这种水凝胶具有促进伤口愈合的潜力。作为一种绿色、无毒且制备简便的多功能水凝胶,替代动物蛋白制品为减少动物蛋白消耗并减轻温室气体排放贡献力量,不仅展示了大豆蛋白在高值化应用领域的巨大潜力,也强调了向可持续发展转型过程中利用植物资源的重要性。

  大豆分离蛋白/壳聚糖复合Pickering乳液包埋烤牛肉香精以改善其在植物肉加工过程中的释放特性研究

  在植物肉的生产过程中,通常能够观察到肉味香精中风味特征化合物因高温加热导致的显著丧失。而Pickering乳液包埋是提高肉味香精稳定性的有效方法。因此,本研究制备了大豆分离蛋白/壳聚糖复合Pickering乳液用以包埋烤牛肉香精,同时将乳液进一步应用于植物肉的加工。结果表明,乳液的网络结构主要由弹性主导,而氢键和共价键相互作用在包埋过程中起重要作用。随着pH值、谷氨酰胺转氨酶、NaCl含量、加热温度的增加或加热时间的延长,肉味香精中的特征风味化合物的释放速率逐渐增加,而乳液包埋显著降低了香精中特征风味化合物的丧失。此外,植物肉在经负载烤牛肉香精的乳液处理后香气化合物释放特性和质地特性得到明显改善。因此,负载烤牛肉香精的Pickering乳液在改善植物肉的风味品质方面极具前景。

  以蛋白基低内相水包油(oil in water,O/W)型乳液易析水,保水性能不足的问题为切入,从乳液稳定界面的构建,连续相中通过分子互作调控空间位阻从而强化网络,连续相与界面相互作用的评价与调控等角度,构建了“界面-连续相网络-界面与连续相互作-整体网络-乳液稳定性”的研究乳液研究体系,阐明了明胶-纳米纤维素基低内相O/W型乳液整体网络的调控和保水性的改善机制。

  近年来,消费者对含有健康促进作用的生物活性小分子和活性益生菌等的健康食品需求日益增长,但这些活性物质在加工、贮藏和体内消化道环境下稳定性差、吸收率低,降低了活性物质的健康效应。鉴于此,本实验室采用食品大分子多糖、蛋白和磷脂作为壁材,利用凝胶及纳米自组装技术构建系列微纳米递送载体平台,例如胶束、纳米管、脂质体、微球、微凝胶和微胶囊等。通过一系列实验发现纳米载体能够有效提高脂溶性活性小分子的水溶性、稳定性和克服肠黏液屏障渗透的能力,实现高效的细胞摄取和内化途径,最终有效提高其生物利用率;基于益生元多糖的微凝胶载体有效提高敏感益生菌的体外和体内存活率,耐胃酸稳定性和肠道黏附定植,有效提高肠道活菌数和健康功效;并能够保持益生菌在食品加工和贮藏过程中的稳定性和存活率;进而通过载体的靶向修饰和响应性结构设计,实现了胃、小肠、结肠、肝脏、脂肪等部位的靶向递送,有效缓解了特定部位的炎症水平、抑制了局部致病菌感染和改善了病变部位微环境,抑制了疾病的发生和发展。最后基于靶向递送技术开发了液态、半固态和粉末状态的功能性食品,验证了载体在食品基质中的稳定性和兼容性,以及在食品体系中对人体的消化吸收和利用率的促进作用。因此,靶向递送技术将是生物活性物质精准营养干预的有效途径之一。

  蛋白纤维结合Hofmeister离子对乳清分离蛋白热凝胶特性的影响及其机理

  乳清蛋白分离物(whey protein isolate,WPI)在食品工业中常用作胶凝剂、乳化剂和稳定剂被广泛应用于肉制品、甜点和饮料中。然而,WPI热致凝胶的形成需要较高的蛋白浓度13%(m/V),限制了其广泛应用。因此,本研究首先利用乳清分离蛋白纳米纤维(whey protein isolated nanofibers,WPIFs)强化WPI热致凝胶,研究发现,WPIFs的添加显著降低了WPI热致凝胶形成所需的蛋白质浓度和形成的时间,提高了凝胶强度和持水性;不同pH条件下(pH 2和pH 7),WPI-WPIF复合凝胶具有不同微观网络结构,在pH 2时,WPI-WPIF复合凝胶的孔径约5 μm;而在pH 7时,WPI-WPIF的孔径较小,为1~2 μm。这是由于WPIFs强化WPI凝胶形成的分子作用力不同,在pH 2 条件下主要为疏水相互作用和氢键,而在pH 7.0时,主要为疏水相互作用、氢键和二硫键。另外,通过蛋白纤维和Hofmeister效应(K 2 SO 4 ,KCl和KBr)的协同作用,提高WPI水凝胶的凝胶强度。在pH 7时,经K 2 SO 4 浸泡的WPI-WPIF复合凝胶的硬度最大比原始水凝胶提高了5.85 倍;在pH 9时,经K 2 SO 4 浸泡的WPI-WPIF复合凝胶的弹性从0.71±0.05提高到0.94±0.11。且WPI-WPIF复合凝胶的硬度增加趋势符合Hofmeister效应:SO 42- Cl - Br - 。在不同的pH条件下,经不同Hofmeister阴离子溶液浸泡的WPI-WPIF水凝胶具有不同的微观结构。浸泡后WPI-WPIF复合凝胶的含水量显著降低,主要为“盐析”效应。蛋白纤维和Hofmeister效应协同作用显著提高了WPI水凝胶良好的力学性能。我们的研究结果将为WPI水凝胶的强化和应用提供理论基础。

  通过将生物活性分子嵌入、吸附或共价偶联到纳微载体上构建食品稳态化递送与控释体系不仅可以有助于保持生物活性成分在加工、贮藏和消化吸收过程中的稳定性,还可以利用递送载体跨越肠道相关生物屏障的优势实现活性物质的靶向递送,从而提高生物利用度和营养吸收效价,对促进食品功能因子的肠道吸收具有重要意义。本研究以黄大茶多糖为基材,以具有免疫调节和抗炎活性的姜黄素为模型营养物质,构建茶叶多糖基稳态化载体,从递送载体与肠上皮细胞膜之间的接触过程、内吞过程和内吞途径方面揭示茶叶多糖基递送载体的结构特征调控其跨肠上皮细胞膜的规律和机制,并通过体外模拟消化和动物模型评价茶叶多糖基载体对姜黄素的增稳增效作用。

  食盐被广泛应用于食品生产,影响食品的感官、品质及货架期等。然而,长期高盐饮食被认为是高血压、心血管疾病等慢性疾病的诱导因素,因此降低食品中盐含量不影响食品感官已成为重要的民生需求。目前已报道诸多减盐策略,包括非钠代盐、盐不均匀分布、空心盐,咸味增强技等。其中,乳液可作为盐载体,调控咸味感知,并降低食品中盐含量。乳液通常由水油两相组成,其减盐主要是依靠降低水含量、提升盐局部浓度、促进乳液口腔失稳等来实现。纵观现有研究,油水两相设计是调控乳液咸味感知的主要手段。本研究在前期研究基础上,主要考量气相引入对乳液咸味感知的影响凤凰彩票。结果表明,乳液中气泡的引入及其大小的调控有利于提升含盐乳液的咸味感知。因此,含气乳液有望成为一种新型的咸味感知提升策略。

  《“健康中国2030”规划纲要》实施推动“精准营养”成为行业发展热点,食品乳液体系是功能因子递送的主要形式,然而仍存在合成乳化剂替代和功能因子能否高效负载的问题,而Janus颗粒作为一类各向异性颗粒,具有独特的不对称性,可同时兼具多种功能,是一种新型的乳液稳定剂,也是一种优异的功能因子载体,具有稳定Pickering乳液和负载功能因子潜力。本研究以天然生物大分子为原料构建食品级Janus颗粒,基于微流控技术进行精准调控,并以壳聚糖修饰,研究了复合型Janus颗粒稳定Pickering乳液特性及其双负载特性。本研究以天然两亲性多糖和蛋白为原料,系统研究了原料理化性质及其纳米颗粒的特性,在此基础上,通过相分离-共沉淀方法制备了复合型Janus颗粒,基于微流控技术实现了连续化制备和精准调控,以壳聚糖修饰复合型Janus颗粒提高了Pickering乳液稳定性和消化特性,最终基于复合型Janus颗粒成功实现了双功能因子负载,构建了新型Pickering乳液递送体系。

  食叶草又名食叶菜,是我国科研人员自主研发的植物新品种。食叶草不仅产量高,而且营养价值丰富,其干品蛋白含量超36%(m/m),又被称为“蛋白草/菜”。2021年,国家卫健委第9号文件公布,食叶草为新食品原料。食叶草蛋白中疏水性氨基酸的含量高达43.17%,能够形成疏水空腔,对活性因子有较好的包载性能。本研究选取白杨素(chrysin,Chr)、黄芩素(baicalein,Bai)、芹菜素(apigenin,Api)、高良姜素(galangin,Gal)、山奈酚(kaempferol,Kae)、槲皮素(quercetin,Que)和杨梅素(myricetin,Myr)为不同羟基分布的代表性活性因子,选用食叶草蛋白(edible dock protein,EDP)作为新型植物蛋白,研究了羟基分布对EDP与活性因子自组装行为和分子互作的调控机制。结果表明,不同羟基位置的活性因子在EDP纳米胶束中的负载率为Api>Gal>Bai>Chr,芹菜素因在B环上有活性酚羟基从而具有最大的负载能力。不同羟基数量的活性因子在EDP纳米胶束中的负载率为Myr>Que>Kae>Gal,因为杨梅素在B环上羟基数量最多而具有最大负载能力。微观形貌显示,活性因子-EDP纳米胶束均具有明显的核壳结构。同时,EDP包封显著提高了活性因子的水溶性、消化稳定性和贮藏稳定性。在EDP与活性因子的相互作用过程中,范德华力、疏水相互作用和氢键等非共价相互作用是主要的结合力。本研究将为活性因子递送载体的高效开发与精准营养提供科学指导。

  基于多糖和蛋白的复杂食品体系如溶胶、乳液、凝胶、泡沫、膜等,其组成、结构、相互作用及宏观性质都介于固体和理想流体之间,均为典型的软凝聚态物质体系,对食品加工、运输、贮藏等过程中外界刺激十分敏感,容易产生失稳现象。因此,从软物质科学角度,对食品多种组分的空间组织方式、拓扑结构以及特征长度尺度进行精细调控和分析评价,可以有效改善食品软物质体系的相容性和结构稳定性,并进一步丰富复杂食品体系的表征手段。课题组首先以食品工业中常用的魔芋葡甘聚糖、黄原胶、果胶等多糖和酪蛋白、玉米醇溶蛋白、明胶等蛋白质为基材,通过共价作用、次级键键合等方式,构建囊泡、乳液、凝胶等具不同介观结构的食品软物质组装体系。利用链弹性理论、慢速动力学理论等研究食品软物质的分子状态、缠绕方式、作用位点、缠结结构、组分分布在时间尺度和空间尺度上对体系稳态——亚稳态之间转变的影响机制。进一步,利用物质各向同性/各向异性理论和流体力学理论,构建一种基于流体圆度计算和近红外动态检测的可视化分析装置,创新性地用于表征和评价食品软物质组分相容性及结构稳定性。本研究为复杂食品软物质体系的稳定性改善机制研究和食品品质的新型表征评价方法开发提供理论依据,也为软物质理论在食品科学领域的应用开辟新思路。

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  为进一步促进动物源食品科学的发展,带动产业的技术创新,更好的保障人类身体健康和提高生活品质,北京食品科学研究院和中国食品杂志社将与陕西师范大学、新疆农业大学、浙江海洋大学、甘肃农业大学、大连民族大学、西北大学于2024年10月14-15日在陕西西安共同举办“2024年动物源食品科学与人类健康国际研讨会”。

  为加强企业主导的产学研深度融合,促进食品科研成果转化和服务地方经济产业,由全国糖酒会主办,北京食品科学研究院、中国食品杂志社和中粮会展(北京)有限公司承办的“食品科技成果交流会”将于2024年10月29-31日糖酒会期间在深圳国际会展中心举办 ,以当前食品科技发展趋势和食品产业发展的重点科技需求为导向,针对食品产业发展面临的重大科技问题,交流和借鉴国外经验,为广大食品科研工作者和生产者提供新的思路,指明发展方向。

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