学术动态

学术简报 | 近期学校科研成果展示(20201124)

经学校申报、专家组考察评估、市领导研究,我校被定位为北京市重点建设的高水平研究型大学,学校的教育事业发展进入了新阶段。学校将以此为契机,以高水平科研平台建设、科研项目申报、科研成果获批为导向,提升科研创新能力,推动科技成果转化,为实现具有商科、轻工和食品特色的世界一流大学不懈努力,力争为国家和首都经济社会发展做出新的更大贡献。

为激发全校师生的科研热情,展示学校各类高水平科研成果,科学技术处、党委宣传部推出《学术简报》栏目,在栏目中推送各学科的最新科研成果,以便师生全面、准确了解各学科科研发展状况,促进各学科间相互交流与合作,推动学校整体科研工作水平的整体、稳步提升。

曹雁平教授团队在《Food Hydrocolloids》(IF:7.077)发表文章《Effects of Ultrasound on Kinetics Thermodynamics of Papain Entrapped in Modified Gelatin》

木瓜蛋白酶是最有前途的水解蛋白酶之一,固定化木瓜蛋白酶在食品工业中有着广泛的应用。超声加工处理影响固定化酶技术动力学和热力学特性具有重要的研究价值。

该团队研究了不同超声条件对改性明胶包埋木瓜蛋白酶酶促反应动力学和热力学的影响,建立了改性明胶的扩散动力学。结果表明,温度和超声波对改性明胶包埋木瓜蛋白酶与酪蛋白的催化反应有显著影响。根据动力学和热力学数据分析显示,固定化木瓜蛋白酶的催化反应和改性明胶中甲基橙色素的释放符合一级动力学。改性后固定化木瓜蛋白酶的表观活化能、焓和吉布斯自由能在135 kHz和0.15 W/cm2时均达到最低,酶解效率最佳。此外,超声处理对明胶扩散系数的影响大于超声辅助处理,超声功率对扩散影响大于超声频率。

这一研究对于解释固定化木瓜蛋白酶的水解反应,控制超声处理固定酶水解过程具有重要意义。


该研究工作受到国家自然科学基金科学基金项目(31371722)和国家重点研发计划(2016YFD0400802)资助。

原文链接:

Zhang Zeyu, Xu Duoxia*, Bai Ge, Cao Yanping*. Effects of Ultrasound on Kinetics and Thermodynamics of Papain Entrapped in Modified Gelatin [J]. Food Hydrocolloids, 2020. DOI: 10.1016/j.foodhyd.2020.105757.

许朵霞副教授和曹雁平教授团队在《Food & Function》发表文章《Enhancing physicochemical stability and digestibility of DHA emulsions by encapsulation of DHA droplets in caseinate/alginate honeycomb-shaped microparticles》

二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic acid,DHA)具有预防血管疾病和免疫调节等功能,但其结构具有六个双键,在光、氧气和热及金属离子等条件下容易氧化,且生物利用率亟需提高。  

本研究通过DHA乳状液、酪蛋白酸钠和海藻酸钠分子的静电络合可以制备稳定的DHA乳状液微粒。该研究首次发现DHA乳状液微粒蜂窝状三维空间网络结构,能够有效改善单一DHA乳状液的理化稳定性。此外,在模拟胃肠道消化模型中,DHA乳状液微粒提高了游离脂肪酸释放率,促进DHA消化。

该DHA乳状液微粒输送体系,解决了单一DHA乳状液在吸附蛋白等电点附近易发生聚结、絮凝、乳析和相分离等问题,最大限度保留DHA活性并提高其消化特性,有望广泛应用于亲脂性生物活性物质的封装、保护、递送以及延长食品货架期、改善产品品质等方面,赋予产品理想的质构特征。

该研究工作受到国家自然科学基金科学基金项目(31771976)资助。

原文链接

Ma, N., Gao, Q., Li, X., Xu, D.*, Yuan, Y., & Cao, Y. (2020). Enhancing physicochemical stability and digestibility of DHA emulsions by encapsulation of DHA droplets in caseinate/alginate honeycomb-shaped microparticles. Food & Function. DOI: 10.1039/c9fo02947h.

郦金龙副教授在《Journal of Agricultural and Food Chemistry》上以副封面论文形式发表有关利用静电纺丝构建脂肪酶-SiO2酶膜反应器的成果


脂肪酶( Lipase,EC 3.1.1.3) 又称甘油三酯水解酶,是一种已广泛应用于食品加工、医药卫生、化学合成、环境保护、能源开发,生物传感器设计等众多领域的生物催化剂。脂肪酶特殊的分子结构使其具有较强的油-水界面亲和力,在油-水界面(亲水-疏水界面层)具有高催化活性,表现出独特的“界面催化”机制。因此,脂肪酶“界面催化”研究的核心问题之一就是赋予脂肪酶一个合适的催化界面,并通过界面的结构化设计实现脂肪酶的高效催化。已有的有关脂肪酶界面催化体系设计的研究大多关注在微观乳液界面体系(微乳液、常规乳液、Pickering乳液等)层面,但是如何有效地提升脂肪酶在宏观界面体系(即简单的“上油下水”体系)中的催化效率,一直被人忽视。该研究(J. Agric. Food Chem. 2020, 68, 8362−8369)首次将脂肪酶的界面调控聚焦在简易的“上油下水”的宏观界面体系层面,一方面,通过静电纺丝技术,制备出SiO2纳米纤维膜(NFMs),并实现对脂肪酶(BCL)的高效吸附,构建出BCL−SiO2 NFM反应器;另一方面,通过调控NFMs的亲水/疏水特性,使所构建的BCL−SiO2 NFM反应器能够正好锚定在宏观油水界面之间。经过评估,酶膜反应器的酶活相比游离酶最高提升了1.43倍,且使用五次后最高还能保留83%的酶活性。本研究是以酶膜反应器途径提升脂肪酶在宏观油水界面中的催化效率的有益尝试。

原文链接:

https://dx.doi.org/10.1021/acs.jafc.0c02801

郦金龙副教授在《Macromolecular Materials and Engineering》上发表有关基于静电纺丝/喷雾技术实现水凝胶结构理性设计的综述论文

  水凝胶(hydrogel)是一类具有亲水性三维网状交联结构的高分子网络体系,是一种能吸收自身质量几十乃至几千倍水分(分散介质)的软固体材料。自从上世纪60年代被首次设计以来,水凝胶的种类越来越丰富,在包埋与控释、组织工程材料、智能机器人、制动器、驱动器、生物医药材料、食品包装材料等众多领域显示出优异的应用前景。基于水凝胶结构决定水凝胶功能,水凝胶结构理性设计决定水凝胶功能有效调控的逻辑,食品与健康学院郦金龙副教授联合北京化工大学潘凯研究员,中国农业大学殷丽君教授,以及北京工商大学化学与材料工程学院田华峰教授等专家,在全面总结水凝胶结构类型的多样性,以及科学阐述静电纺丝/静电喷雾技术的概念、特点、优势的基础上,首次总结了静电纺丝/静电喷雾技术在水凝胶结构塑造方面的应用进展,并提出了一些全新的水凝胶结构理性设计思路。本综述(Macromol. Mater. Eng. 2020, 305, 2000285)不仅可以作为读者全面理解静电纺丝/静电喷雾技术的综合性参考文献,还能为相关领域研究人员提供有关利用静电纺丝/静电喷雾技术设计多样性的水凝胶结构的基础性、前瞻性逻辑,拓展水凝胶结构理性设计的研究思路。

原文链接:

https://doi.org/10.1002/mame.202000285.

刘新旗教授团队发表有关谷物粥流变学和摩擦学特性与感官评价的研究成果

食品与健康学院刘新旗教授团队李赫副教授在《International Journal of Food Properties》发表了题为“Rheological and tribological characteristics of mung bean-rice porridge and its impact on sensory evaluation”的研究论文,建立了谷物粥流变学和摩擦学特性与感官评价的方法。

  米粥是亚太国家的传统美食,易于咀嚼,消化和吸收,是咀嚼能力弱的婴儿和老年人的理想食品。米粥的缺点是其营养成分单一,高GI值,再加上蛋白质含量低至约1%,无法满足消费者的营养需求。豆类是蛋白质,膳食纤维,微量营养素和生物活性化合物的极好来源。将它们与大米混合可为蛋白质缺乏人群或患有胃消化系统疾病的患者提供健康的替代食物来源。在这项研究中,将含量分别为0%,25%,50%,75%,100%的绿豆作为补充谷物添加到米粥中,频率扫描测试结果显示,所有样品的储能模量均显著高于损耗模量。采用Berger模型对从蠕变恢复试验中获得的数据进行建模,绿豆的添加增加了瞬时弹性模量和延迟弹性模量值。摩擦学试验结果表明,绿豆米粥的摩擦曲线与传统的Stribeck曲线不同,随绿豆添加比例的增加,流体(粥)很难进入下一区域。绿豆米粥流变学分析结果与感官评价结果呈显著相关性,绿豆含量为25%的米粥总体偏好最高。该研究为发现粥的流变学特性与感官特性之间的关系提供了理论支持。

该研究工作由国家重点研发计划(2016YFD0400401)资助。

原文链接:

He Li, Xianli Yao, Zhiwei Ying, Zhihua Pang, Jinnuo Cao, Yong Wang*, Xinqi Liu*. Rheological and tribological characteristics of mung bean-rice porridge and its impact on sensory evaluation[J]. International Journal of Food Properties, 2020, 23(1):1490-1505.

DOI:10.1080/10942912.2020.1810065

刘新旗教授团队关于小分子大豆肽调节炎症应激反应能力以及促进伤口修复能力的研究成果

营养支持可通过提供营养或直接参与新陈代谢的方式,为免疫功能提供物质基础。而蛋白质营养是免疫基础的主要营养物质,对于完整的免疫反应至关重要。大豆肽溶解性高,吸收消化利用率高,且其必需氨基酸平衡,具有免疫调节,抗氧化和降胆固醇等生理功能。刘新旗教授团队前期对小分子大豆肽减轻烧伤大鼠炎症,通过调节泛素-蛋白酶系统以及自噬信号通路减轻烧伤引起的肌肉萎缩进行了研究(Journal of Agricultural & Food Chemistry, 2018, 66:2724-2734;RSC Advances, 2019, 9(3):1247-1259)。在此基础上,通过构建负氮平衡大鼠烧伤模型以及大鼠皮肤创伤模型,解析小分子大豆肽调节炎症应激反应以及促进伤口修复能力,为小分子大豆肽的临床营养干预提供科学理论依据。

1)2020年6月,国际期刊《Food & Nutrition Research》在线发表了刘新旗教授课题组题为“Soybean protein-derived peptide nutriment increases negative nitrogen balance in burn injury-induced inflammatory stress response in aged rats through the modulation of white blood cells and immune factors”的研究论文,本文证实补充大豆肽营养素可通过提高白细胞的产生速度和能力,调节免疫球蛋白的产生以及抑制炎症因子IL-1β,TNF-αRANTES的过度产生来提高负氮平衡大鼠烫伤后的炎症应激反应能力。相关结论表明补充大豆肽营养素作为治疗严重烧伤的有效干预手段具有巨大潜力,并有助于改善这些患者的预后。


2)2020年9月,国际期刊《Journal of Functional Foods》在线发表了刘新旗教授课题组题为“Enhancement of nutritional soy protein and peptide supplementation on skin repair in rats”的研究论文,本文证实蛋白营养干预可通过改善伤口修复第一个炎症阶段中白细胞的产生,降低血清炎症指数(IL-1β,IL-6,TNF-α)以及增加血浆蛋白浓度来促进伤口修复下一个阶段中成纤维细胞增殖以及胶原的合成从而增强伤口皮肤的修复能力,且大豆肽的修复作用显著优于大豆蛋白。相关结论表明增加蛋白质营养素的摄入对于促进创伤患者的皮肤修复至关重要,这项研究可以帮助建立治疗伤口愈合的新疗法。

该研究工作受到国家重点研发计划(2016YFD0400401)以及人才培养质量建设-一流专业建设(市级)-食品科学与工程(PXM2019_014213_000010)资助。

原文链接:

[1] Jian Zhang, Wenhui Li, Zhiwei Ying, Di Zhao, Guofu Yi, He Li*, Xinqi Liu*. Soybean protein-derived peptide nutriment increases negative nitrogen balance in burn injury-induced inflammatory stress response in aged rats through the modulation of white blood cells and immune factors[J]. Food & Nutrition Research, 2020, 64:3677.

DOI:10.29219/fnr.v64.3677.

[2] Jian Zhang, Xiaohang Fu, Wenhui Li, He Li*, Zhiwei Ying, Xinqi Liu*, Liduan Yin. Enhancement of Nutritional Soy Protein and Peptide Supplementation on Skin Repair in Rats[J]. Journal of Functional Foods, 2020, 75:104231.

DOI:10.1016/j.jff.2020.104231.

刘新旗教授团队关于大豆蛋白衍生功能性的研究成果

大豆蛋白衍生肽是以大豆蛋白为主要原料,利用酶解或微生物发酵等方法,再经过分离、精制、纯化等特殊处理得到的小分子多肽混合物,一般由3-6个氨基酸组成,且大部分肽段分子量处于1000 Da以下。与大豆蛋白相比,大豆肽的氨基酸组成与其基本相同,必需氨基酸种类平衡且含量丰富,营养成分均衡,具有易溶解、易吸收、稳定性强等理化特性,同时具有抗氧化、降血压、抗癌等功能特性,目前已广泛应用于食品、保健品等行业。但综合国内外研究,有关大豆肽和大豆蛋白对益生菌作用差异的研究鲜有报道,而有关大豆肽抗炎作用和抗细胞凋亡机制的研究则不够深入。

1) 2020年4月,国际期刊《RSC Advance》发表了刘新旗教授课题组题为《Effect of soybean oligopeptide on the growth and metabolism of Lactobacillus acidophilus JCM 1132》的研究论文。

本论文探究小分子大豆低聚肽和大豆蛋白对嗜酸乳杆菌培养期间活菌数、pH、乳酸和乙酸含量的影响,并利用非靶标代谢组学的研究方法寻找差异代谢物和代谢通路。研究结果表明相较于大豆蛋白,大豆低聚肽的分子量较小,可通过促进氨基酸代谢,三羧酸循环等代谢过程,显著提升嗜酸乳杆菌的活菌数、乳酸和乙酸含量,使其生长代谢能力得到增强。论文的发表有助于大豆低聚肽作为益生菌氮源的研究,并为开发相关营养食品提供理论依据。

该研究工作受到国家重点研发计划资助(2016YFD0400401)。

原文链接:Wenhui Li, Yinxiao Zhang, He Li*, Chi Zhang, Jian Zhang, Jalal Uddin, Xinqi Liu*. Effect of soybean oligopeptide on the growth and metabolism of Lactobacillus acidophilus JCM 1132[J]. RSC Advances, 2020, 10(28), 16737-16748.

DOI:10.1039/d0ra01632b

2) 2020年8月,国际期刊《Journal of Food Biochemistry》发表了刘新旗教授课题组题为《Soybean protein-derived peptides inhibit inflammation in LPS-induced RAW264.7 macrophages via the suppression of TLR4-mediated MAPK-JNK and NF-kappa B activation》的研究论文。

本论文旨在确定大豆蛋白衍生肽对脂多糖(LPS)诱导的RAW264.7细胞炎症的抑制作用。研究结果表明,大豆蛋白衍生肽抑制了TLR4介导的MAPK和NF-κB信号通路的激活,主要通过限制淋巴细胞抗原96(LY96)阻止了TLR4活性的增加,同时也抑制了细胞中的促分裂原活化蛋白激酶-c-Jun N-末端激酶途径等,从而降低了促炎性细胞因子(TNF-α,IL-6和IL-1β)的释放,抑制了LPS诱导的RAW 264.7细胞炎症。论文的发表促进了大豆蛋白衍生肽在开发预防炎症性免疫疾病食品中的潜在应用。

该研究工作受到国家重点研发计划资助(2016YFD0400401)。

原文链接:

Guofu Yi, He Li*, Menglan Liu, Zhiwei Ying, Jian Zhang, Xinqi Liu*. Soybean protein-derived peptides inhibit inflammation in LPS-induced RAW264.7 macrophages via the suppression of TLR4-mediated MAPK-JNK and NF-kappa B activation[J]. Journal of Food Biochemistry. 2020, 44(8):e13289.

DOI:10.1111/jfbc.13289

3) 2020年8月,国际期刊《Food Science & Nutrition》发表了刘新旗教授课题组题为《The protective effect of soybean protein‐derived peptides on apoptosis via the activation of PI3K‐AKT and inhibition on apoptosis pathway》的研究论文。

本论文研究了小分子量大豆蛋白衍生肽对MG132诱导RAW264.7细胞凋亡的影响。流式细胞仪检测小分子量大豆蛋白衍生肽对MG132诱导的RAW264.7细胞凋亡具有剂量依赖性。Western blot分析表明,小分子量大豆蛋白衍生肽可通过增加PI3K和AKT的磷酸化来激活PI3K-AKT通路,并通过下调促凋亡蛋白Bim、Bax、Fas和Fasl的表达,上调抗凋亡蛋白Bcl-xL和Bcl-2的表达来抑制凋亡途径。这些结果表明大豆蛋白衍生肽对MG132诱导的RAW264.7细胞凋亡具有保护作用。论文的发表促进了大豆蛋白衍生肽对人体细胞潜在作用的研究,并且为开发相关营养食品提供支撑。


该研究工作受到国家重点研发计划资助(2016YFD0400401)。

原文链接:Guofu Yi, He Li*, You Li, Fen Zhao, Zhiwei Ying, Menglan Liu, Jian Zhang, Xinqi Liu*. The protective effect of soybean protein-derived peptides on apoptosis via the activation of PI3K-AKT and inhibition on apoptosis pathway[J]. Food Science & Nutrition, 2020, 8(8): 4591-4600.

DOI:10.1002/fsn3.1776

王静教授和张慧娟教授关于黑麦麸多酚物质高效制备及功能性解析的研究

1. 课题组以黑麦麸及黑麦麸膳食纤维为研究对象,利用超声波辅助法提取黑麦麸中多酚类物质,同时对提取物的酚酸组成、抗氧化活性以及其生物利用度进行了深入的探究。研究成果为谷物功能成分的开发利用提供了理论基础,也为谷物功能成分食品化提供了技术支持。研究成果《Comparative assessment of functional properties, free and bound phenolic profile, antioxidant activity, and in vitro bioaccessibility of rye bran and its insoluble dietary fiber》和《Study on optimization of ultrasonic assisted extraction of phenolic compounds from rye bran》发表于Lwt-food science and technolgoyjournal of food biochemistry 等国际期刊。

原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0023643820312329

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jfbc.13388

  1.    课题组在谷物生物活性成分的评价体系构建方面进行了深入的研究,结合多年的研究基础,将Caco-2细胞在食品功能成分评价方面的应用进行了综述,在国际期 Food Research International上发表综述文章《Transport, metabolism and remedial potential of functional food extracts 》。

原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0963996920302659

丛艳君副教授在《Journal of Dairy Science》发表高水平研究论文

牛乳配方粉因为其易吸收、营养成分丰富而成为公认的比较理想的婴儿母乳替代品或者辅助食品。但是,牛乳中的20多种蛋白质都是人体潜在的致敏原成分,并且过敏发生率呈上升趋势,3岁以内儿童牛乳过敏发生率超过8%。

Immunoglobulin E and immunoglobulin G cross-reactive allergens and epitopes between cow milk alphaS1-casein and soybean proteins》这篇文章主要通过血清学技术和生物信息学技术研究了牛乳中主要过敏原αs1-酪蛋白与大豆蛋白的交叉过敏原和作用表位,旨在揭示交叉过敏原反应的分子机制,为开发新型低过敏母乳替代食品,建立精确高效交叉过敏原检测方法提供理论依据。

该研究获得国家自然科学基金面上项目(31872886)资助。