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学术简报 | 近期学校科研成果展示(20201117)

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。

王学丽教授发表高水平学术论文、申请发明专利

王学丽教授在国际知名期刊《Marine Pollution Bulletin》上发表了关于食品安全的学术论文《中国水生生物(鱼类,虾和蟹)中的重金属浓度和健康风险评估》,文中对我国水生生物体内的重金属浓度进行了研究,分析了水生生物体内重金属对人体健康风险的影响。

王学丽教授申请关于食品安全评估模型相关的发明专利《食品重金属污染风险评估模型训练方法、评估方法及装置》。食品安全分析是针对全局性食品安全问题而派生的一种宏观管理模式,对相关问题的研究有助于让消费者对视频安全状况有所知情,让管理者有针对性的提出指导意见。

陈星玎教授发表高水平学术论文

陈星玎教授在国际一流期刊《COMMUNICATIONS IN COMPUTATIONAL PHYSICS》上发表有限元建模相关的学术论文《Effective Two-Level Domain Decomposition Preconditioners for Elastic Crack Problems Modeled by Extended Finite Element Method》

莫立坡教授发表高水平学术论文

莫立坡教授在《IEEE transactions on neural networks and learning systems》上发表高水平学术论文《Multiagent Containment Control With Nonconvex States Constraints,Nonuniform Time Delays, and Switching Directed Networks》

李陶副教授发表高水平学术论文

量子信息是近年来热门的研究领域,它是将传统的信息理论与量子力学相结合产生的新学科。在量子信息中,如何利用量子资源来进行通信,从而获得传统方法难以实现的效果是一个核心问题。纠缠的量子态作为信息的载体就可以很好的完成这项任务,因此纠缠的量子态被认为是最重要的量子资源之一。遗憾的是,并非所有的量子态都是纠缠的,研究人员需要将纠缠的量子态区分出来。李陶副教授对此问题进行了研究,并取得了多项研究成果,本次发表的数学论文《Entanglement Witnesses Based on Symmetric Informationally Complete Measurements》被知名数学物理期刊《International Journal of Theoretical Physics》收录。

王家赠副教授发表高水平学术论文

王家赠副教授长年从事生物数学方面的研究工作,此次对于生物细胞膜电压问题的研究论文《The power spectrum of the membrane voltage driven by a single nACh receptor》发表在了国际知名生物数学刊物《Journal of Theoretical Biology》上。

李丹发表高水平学术论文

数学与统计学院李丹在《JOURNAL OF MATHEMATICAL ANALYSIS AND APPLICATIONS》上发表学术论文《Estimates for Hilbert transforms along variable general curves》。


杨绍祥副教授在Coordination Chemistry Reviews发表文章

食品安全问题是一个引起全球关注的热点问题,简单,快速,高选择性,廉价的食品安全检测方法是关注的焦点。有机荧光探针作为一种先进的分析技术和检测工具,具有选择性高、操作过程简单、消耗低、成本低等优点。水是生命的基本要素,也是食品加工过程中必不可少的原料,轻工科学技术学院杨绍祥副教授在近年来的科学研究基础上,综述了最近10年来有机荧光探针在食品和饮用水安全检测中的应用研究。包括金属离子、阴离子、无机物和有机物在食品和饮用水中的检测。并对加快发展食品和饮用水安全快速检测方法,以及适用于食品和饮用水快速检测的有机荧光探针构建策略进行了探讨。相关论述以“The research progress of organic fluorescent probe applied in food and drinking water detection”为题发表在国际知名学术期刊Coordination Chemistry Reviews上。

论文第一作者为我校轻工科学技术学院硕士研究生端宁,通讯作者为杨绍祥副教授。北京工商大学是该论文的唯一作者单位。论文涵盖了王嘉琳、王皓、武小明、李雅楠同学的研究工作。本工作获得了国家自然科学基金项目和北京工商大学校级杰青优青培育项目的支持。

Coordination Chemistry Reviews 为化学大类1区Top期刊(中国科学院文献情报中心期刊分区表),JCR2019年版影响因子15.367。

文章信息:

Ning Duan, Hao Wang, Yanan Li, Shaoxiang Yang*, Hongyu Tian, Baoguo Sun. The research progress of organic fluorescent probe applied in food and drinking water detection. Coordination Chemistry Reviews, 2021, 427, 213557.


原文链接:

https://doi.org/10.1016/j.ccr.2020.213557

刘畅瑶副教授和徐宝财教授团队在Soft Matter中发表封底文章

轻工科学技术学院应用化学系刘畅瑶副教授和徐宝财教授团队与美国罗格斯大学Romsted教授团队合作发表的文章《Simultaneous determination of interfacial molarities of an alcohol, bromide ion, and water during an alcohol induced microstructural transition: the difference between medium and long chain alcohols》被选为Soft Matter杂志的封底文章发表(北京工商大学为第一单位)。

表面活性剂有序结构的形态常常在添加剂的作用下会发生转变。其中,直链醇对有序结构形态的影响与其链长紧密相关。虽然界面区域的醇、水和反离子的浓度对有序结构的形态起着重要的控制作用,但是尚没有醇引发的胶束-囊泡转变过程中界面上醇和水浓度变化的相关报道。本文利用流变仪、动态光散射和透射电镜等手段表征了辛醇引发的CTAB/KBr水溶液中椭球-蠕虫状胶束-囊泡转变过程。但是,在相同条件下,丁醇无法诱发该种有序结构转变。进而,本文使用化学捕集法估测了两种体系中有序结构表面水、醇和反离子的浓度,从而在分子水平研究不同链长的醇对有序结构形态的影响。当醇的化学计量浓度为55 mM时,进入有序结构界面上的辛醇的浓度为0.9 M,为丁醇的三倍。辛醇所引发的椭球-蠕虫状胶束-囊泡的转变过程伴随着界面水浓度的增加和界面反离子浓度的减少,而同样的变化在丁醇体系中并不存在。相关研究为进一步实现对表面活性剂和添加剂的混合体系中有序结构形态的精确调控提供了理论依据。

该研究工作受到国家自然科学基金(21902004,21676003),北京市自然科学基金项目(2204076),和北京市教委科技计划一般项目(KM202010011003)资助。

文章信息:

Kaixin Yao, Lijie Sun, Xiaoxuan Ding, Yuzhao Wang, Tianze Liu, Changyao Liu*, Jiajing Tan, Li Zhao, Baocai Xu, Larry Romsted. Simultaneous determination of interfacial molarities of an alcohol, bromide ion, and water during an alcohol induced microstructural transition: the difference between medium and long chain alcohols[J]. Soft Matter, 2020, 16.

DOI: 10.1039/ d0sm00665c

肖俊松副教授团队在《Journal of Functional Foods》发表关于葡萄籽原花青素修复肠道屏障功能的文章

近日,食品与健康学院肖俊松副教授团队证实:葡萄籽原花青素修复肠道屏障功能与其调节免疫应答和肠道微生物有密切关系。此项研究的成果发表于journal of functional foods,论文题目为“Protective effects of grape seed procyanidin extract on intestinal barrier dysfunction induced by a long-term high-fat diet”。

有研究表明,长期高脂饮食会导致肠道屏障功能损伤,引起系统性炎症应答,诱发全身代谢性疾病。该团队通过13周高脂饮食建立大鼠肠道屏障功能受损模型,发现通过每日摄取葡萄籽原花青素可以有效缓解大鼠肥胖以及肠道屏障功能受损。通过荧光定量PCR检测相关炎症细胞因子的表达,发现葡萄籽原花青素可以有效减少肠道炎症,进一步通过流式细胞仪检测发现原花青素可以显著增加肠系膜淋巴组织中Treg细胞类群,从而抑制炎症产生。同时原花青素可以显著改善肠道菌群紊乱,恢复肠道菌群的正常组成。

该研究表明葡萄籽原花青素提取物能够有效抑制肥胖的产生,改善肠道屏障功能,并且与其调节机体免疫以及肠道微生物稳态有密切关系。该结果证实了葡萄籽原花青素的抗肥胖作用并系统性的研究了相关分子机理,为相关功能性食品开发提供了理论基础。

本研究论文通讯作者为食品与健康学院曹雁平教授和肖俊松副教授,该研究工作受到北京市自然科学基金(项目号:7162028),国家重点研发计划(项目号:2016YFD0400801),北京市青年科学家创新团队优秀人才资助计划(项目号:2016000026833TD01),高层次支持项目 北京市高校教师(项目号:IDHT20180506)资助。

李秀婷教授团队在白酒研究领域取得新进展

白酒中的微量风味物质已经超过2400种,主要包括醇类、酯类、醛类、酮类、酸类、缩醛类、芳香族化合物、内酯类、呋喃类、萜烯类、烃类、含氮化合物和含硫化合物等。在所有微量成分中酯类物质总量在微量风味物质中比例最高,对白酒的风味贡献度最大,不同种类酯类物质及其量比关系的组合,对产品的感官和风味具有重要影响。进一步的风味贡献分析表明,小分子脂肪酸酯类物质对于白酒风味的贡献尤为突出。

    微生物对小分子脂肪酸酯类物质的合成具有重要贡献,研究团队在前期系统筛选获得1500余株白酒功能微生物,经过酯类物质合成性能评估,获得具有在模拟白酒发酵体系条件下高效催化小分子脂肪酸酯合成的能力,团队基于“基因组学—转录组学—基因表达文库构建—酶工程改造”技术体系的应用,成功解析紫色红曲霉来源具有催化小分子脂肪酸酯合成能力的功能酯酶LIP05,在模拟白酒发酵体系条件下可高效催化戊酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯和癸酸乙酯的合成,其中对最适底物辛酸乙酯的转化率达到93%以上,上述工作有助于指导白酒源功能微生物和酶资源的实际应用,确保发酵白酒的品质,该工作发表于Food Chemistry(doi:10.1016/j.foodchem.2020.128025),授权国家发明专利2项。


本工作得到国家自然科学基金重点项目(31830069)、面上项目(31671798)和青年项目(31801467)的支持,徐友强副教授为第一作者,李秀婷教授与孙宝国教授为通讯作者。

白酒中小分子脂肪酸酯类及其前体小分子脂肪酸,是白酒中的常量风味物质,对于白酒的风味与健康具有重要影响,相关酯类物质在饮用后,于机体内分解为小分子脂肪酸,对于机体的营养和能量代谢、肠道菌群的调节等具有显著作用,同时对于从“量效关系”层面阐释中国白酒的健康功能具有重要意义。基于此,团队聚焦肠道小分子脂肪酸动态代谢过程,对小分子脂肪酸的人体代谢进行了系统的总结,梳理了小分子脂肪酸代谢的肠道微生物种类及其代谢途径,并且聚焦代谢途径的关键酶,深入解析其催化机制,上述工,发表于Trends in Food Science & Technology(doi:10.1016/j.tifs.2020.02.026)。



刘野教授在《LWT - Food Science and Technology》发表两篇西瓜汁热处理前后风味对比和热处理西瓜汁异味脱除的文章


西瓜汁因其清爽的口感,诱人的颜色和潜在的益处而成为一种受欢迎的饮料。但采用热处理使果汁中的微生物和酶失活的过程中也会破坏西瓜汁的香气。采用顶空-气相色谱-离子迁移谱(HS-GC-IMS)和全二维气相色谱-嗅闻-质谱(GC×GC-O-MS)分析了新鲜和热处理西瓜汁中的气味化合物。通过HS-GC-IMS方法在新鲜及加热西瓜汁中共检测到22种气味化合物,其中从热处理西瓜汁中鉴定出的烯丙基甲硫醚、3-羟基-2-丁酮和戊醛未有文献报道。采用GC×GC-O-MS方法分别在新鲜和热处理西瓜汁中检测到130和140种气味化合物,并分别嗅闻到36种和38种化合物的气味。2,6-二甲基-5-庚烯醛首次从新鲜西瓜汁中被鉴定出,这是一种产生甜瓜味、清香味的化合物。GC×GC-O-MS比HS-GC-IMS鉴定出更多的化合物。GC×GC-O-MS无法检测到3-甲基丁醛、烯丙基甲基硫醚、丙酮、1-戊醇、2-己烯-1-醇、1-己醇、丙基硫醚等物质,但它们能通过HS-GC-IMS被检测到。而其他化合物,包括戊醛、己醛、(E)-2-庚烯醛、1-辛烯-3-醇、2-戊基呋喃、辛醛、(E, E)-2,4-庚二烯醛、(E)-2-辛烯醛和(E, Z)-2,6-壬二烯醛在西瓜汁热处理后通过HS-GC-IMS和GC×GC-O-MS两种检测方法,呈现出相同的趋势。这些气味化合物含量的变化导致了西瓜汁热处理后的蒸煮味和含硫气味。研究结果表明,HS-GC-IMS和GC×GC-O-MS相结合可以完善西瓜汁的气味分析方法。

这项研究首次评估了热处理西瓜汁中异味化合物的去除效果。选择了黄原胶、β-环糊精、羧甲基纤维素钠和糖/酸四个因素来吸附异味化合物,并进行感官评价。研究发现β-环糊精是显著提高热处理西瓜汁感官评分的最重要因素,其次是羧甲基纤维素钠和糖/酸。β-环糊精处理的西瓜汁使癸醛、辛醇、(E)-2-辛烯醇和(E)-2-癸烯分别降低了50.82%,22.81%,36.43%和28.19% (p<0.05)。通过傅立叶变换红外光谱测量拉伸振动峰的强度变化,发现β-环糊精和辛醇或(E)-2-癸烯醛非共价键的相互作用。辛醇、(E)-2-癸烯醛及其与β-环糊精的络合物的13C核磁共振谱图中的峰表明β-环糊精与这两种异味化合物结合在一起。本研究对降低工业生产过程中西瓜汁因热杀菌而产生的异味有指导意义。

该研究工作由国家自然科学基金(31871821);北京市高校高职教师支持项目(IDHT 20180506);人才素质建设-一流专业建设-食品科学与工程(PXM2019_014213_000010)的支持

原文链接:

Yang, F., Liu, Y., Wang, B., Song, H., & Zou, T. (2020). Screening of the volatile compounds in fresh and thermally treated watermelon juice via headspace-gas chromatography-ion mobility spectrometry and comprehensive two-dimensional gas chromatography-olfactory-mass spectrometry analysis. LWT, 110478. doi: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2020.110478

Yang, X., Yang, F., Liu, Y., Li, J., & Song, H. (2020). Off-flavor removal from thermal-treated watermelon juice by adsorbent treatment with β-cyclodextrin, xanthan gum, carboxymethyl cellulose sodium, and sugar/acid. LWT, 131, 109775. doi: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2020.109775

刘洁副教授、王静教授在《Molecular Nutrition & Food Research》中发表封面文章

近日,食品与健康学院刘洁副教授和王静教授在分子营养学国际期刊《Molecular Nutrition & Food Research》(IF=5.309)发表题为《5-Heptadecylresorcinol, a Biomarker for Whole Grain Rye Consumption, Ameliorates Cognitive Impairments and Neuroinflammation in APP/PS1 Transgenic Mice》的研究论文,并被主编遴选为当期封面文章(Front Cover)。

阿尔茨海默症(AD)是一种进行性发展的神经系统退行性疾病,会伴随着大量神经元死亡,并导致记忆力丧失,认知障碍和行为的改变。β-淀粉样蛋白(Aβ)的大量积累与AD的认知障碍紧密联系,Aβ是β和γ分泌酶切割淀粉样蛋白前体蛋白(APP)形成的。因此,抑制这些分泌酶的产生成为治疗AD的有效方法。另一方面,活化的小胶质细胞可以增加某些促炎细胞因子的表达,从而诱导神经炎症,神经元凋亡并最终引起AD的行为和心理症状。临床试验表明,由于其有限的作用和副作用,目前尚无有效的AD治疗药物。流行病学队列研究表明,红色加工肉类和油炸食品摄入量的增加以及全谷物摄入量的减少,可加速老年人的认知能力下降。然而,目前关于全谷物的摄入对神经系统疾病如阿尔茨海默氏病的神经保护作用的研究机制尚不清晰。王静教授课题组前期研究发现,全谷物中的一些独特营养功能成分,具有良好的抗氧化和抗炎功能,例如小麦、黑麦中的烷基间苯二酚(ARs)、燕麦中的生物碱。其中,5-十七烷基间苯二酚(AR-C17)作为ARs主要活性单体和食用全谷物黑麦食品的生物标记物而受到广泛关注。

研究表明连续口服AR-C17(150mg/kg/d)5个月,可明显改善APP/PS1转基因小鼠随年龄增长引发的记忆障碍并提高其学习能力。进一步采用免疫组化和蛋白免疫印迹对小鼠大脑中与阿尔茨海默症诊断相关标志蛋白进行检测,结果显示AR-C17干预可以显著降低小鼠皮层和海马区域Aβ斑块的聚集和Tau蛋白的高度磷酸化,同时增强ADAM10、PSD-95和Synaptophysin等蛋白的表达。与此同时,AR-C17通过抑制小胶质细胞和星形胶质细胞的激活,减少NLRP3介导的炎症因子IL-1β产生来降低APP/PS1双转基因小鼠神经炎症发生。同时,小鼠肠道菌群16S rRNA基因测序表明AR-C17干预显著改善了APP/PS1小鼠肠道菌群失调并显著增加小鼠体内Akkermansia和Lactobacillus的相对丰度,减少了Clostridium和Desulfovibr的相对丰度。此外,进一步分子作用机制研究表明AR-C17能够通过激活小鼠大脑SIRT3及其下游信号通路蛋白SOD2的表达来改善APP/PS1双转基因阿尔茨海默症小鼠认知障碍。本研究表明黑麦中的酚类脂质AR-C17可作为一种潜在的功能性食品成分用于改善认知障碍和预防阿尔茨海默病,并为全谷物食品更好的推广食用提供理论依据。

文章信息:

Jie Liu, Yu Wang, Ziyuan Wang, Yiming Hao, Wanzhu Bai, Zongwei Wang and Jing Wang*. 5-Heptadecylresorcinol, a Biomarker for Whole Grain Rye Consumption, Ameliorates Cognitive Impairments and Neuroinflammation in APP/PS1 Transgenic Mice. Molecular Nutrition & Food Research, 2020, 64, 1901218.