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轻工科学技术学院近期科研动态

    一、谢建春教授关于风味物质形成途径方面的基础理论研究

近年有关食品风味分析研究的文献报道迅猛增长,但风味物质形成途径方面的基础理论研究却陈旧匮乏。肉香味为大众喜好型风味体系,肉香味形成涉及的主要反应为脂质氧化反应、美拉德反应以及二者相互作用。本文基于添加脂肪或氧化脂肪的“谷胱甘肽-葡萄糖”复杂模式体系模拟我国传统炖煮肉香味的形成,通过气-质联机和气相色谱-嗅闻技术筛选鉴定香味活性分子,探讨其所及的脂质氧化对美拉德反应影响,并利用同位素标记法解析了26个关键肉香化合物的化学反应形成途径,尤其包括了9个复杂噻吩类化合物和2个苯类衍生物。研究发现,一些烷基链化合物仅为脂肪醛参与美拉德反应形成,但2-甲基噻吩的形成涉及脂质氧化和美拉德反应双重途径;更为出乎预料的是谷胱甘肽分子同样具有构造香气分子的碳骨架的功能。

本研究得到了十三五国家重点研发计划项目课题“基于消费喜好和营养需求的食品风味及品质构建”(2017YFD0400106)、国家自然科学基金面上项目(31671895)、北京市自然基金面上项目(6172004)的资助。研究结果对于精准化制备热反应肉味香精、指导肉类食品选料加工及完善食品风味化学理论具有重要意义。

                                  

                                     图1 酰基噻吩类化合物形成途径

                                                                   

                                         图2 复杂噻吩类化合物形成途径

                                        

                                          图3 苯类衍生物形成途径

原文链接:

FOOD CHEMISTRY (IF: 5.40)

Formation mechanism of aroma compounds in a glutathione-glucose reaction with fat or oxidized fat. by Jian Zhao, Tianze Wang, Jianchun Xie, Qunfei Xiao, Jie Cheng, Feng Chen, Shi Wang, Baoguo Sun.

http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.07.106

二、白酒化学团队科研成果简介

团队带头人为孙宝国教授,现有教师8名,博士研究生10名,硕士研究生24名,主要围绕白酒风味成分分析、健康因子评价以及安全质量等方面开展工作。提出了白酒行业在“风味与健康”双导向下,生产现代化和市场国际化的发展方向,白酒是中国的国酒,白酒的英文翻译为“Baijiu”等理念。主持7项国家级科研项目和多项企业研发项目,发表论文70余篇(SCI收录28篇,EI收录29篇),授权专利2项,出版我国首部酒类综合性科普着作《国酒》。

                                        

围绕关键风味因子和控制指标、典型异味因子、风味成分之间相互作用等制约白酒风味“科学表达”的核心难点,结合高精尖仪器和独建的“白酒风味物质数据库”平台,对多种香型白酒进行了系统研究。首次在白酒中定性30多种化合物,明晰了多种白酒的关键风味成分,推动了芝麻香型白酒国标修订。

                                      

“内寻外加、自然强化”的理念引领健康白酒研究,系统进行了白酒中含量微少但生理活性较强的吡嗪类、多酚类、有机酸类和小分子肽的研究,首次在国际上发现了包括Pro-His-ProAla-Lys-Arg-Ala等小分子活性肽。 

                                                                                                                  

着力于白酒中金属离子和邻苯二甲酸酯类(PAEs)塑化剂的多残留检测及来源解析,已初步明析PAEs从原料到原酒到商品酒的迁移规律,原料安全是白酒安全的基础,生产过程的控制也起着重要作用。

                                         

三、杨绍祥副教授发表文章入选ESI热点论文

根据2019年9月ESI动态统计,轻工科学技术学院杨绍祥副教授发表文章《A novel coumarin-based fluorescent probe for sensitive detection of copper (II) in wine》被选为ESI-Hot Papers (热点论文)。 

二价铜离子(Cu2+)对于葡萄酒的品质及产品安全都具有重要的影响。本文开发了一种新型的香豆素类荧光探针(probe 1)用于葡萄酒中Cu2+的检测。Probe 1的荧光强度与Cu2+的浓度具有线性关系,线性范围是0~16 μM,检测限是62 nM。当Cu2+在葡萄酒中或水中的含量达到最大限量值时,样品中(2 mL)滴加probe 1的溶液(20 μL, 10 μM)5分钟后,在365-nm的紫外灯下可以观察到明显的发光现象。probe 1被成功的用于葡萄酒中Cu2+的定性、定量检测。

                                      

                         图1香豆素类荧光探针(probe 1)与二价铜离子(Cu2+)反应机理

该研究工作受到“十三五”时期北京市属高校高水平教师队伍建设支持计划青年拔尖人才培育计划 (CIT&TCD201804021),科技创新服务能力-基本科研业务费-典型中式传统菜肴的风味研究(PXM2018-014213-000033). 北京工商大学2019年研究生科研能力提升计划项目资助。

原文链接:

Food Chemistry, 2019, 284: 23-27

A novel coumarin-based fluorescent probe for sensitive detection of copper (II) in wine. By Xiaoming Wu, Hao Wang, Shaoxiang Yang*, Hongyu Tian, Yongguo Liu, Baoguo Sun. 

https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2019.01.090

四、酿酒微生物研究取得重大进展

轻工科学技术学院任清和徐嘉良等老师采用现代微生物技术,从酒曲和酒醪中分离筛选出20余种新的微生物,分别命名为: 北工商海洋杆菌、北工商芽孢杆菌和北工商梅泽氏菌等。其中,关于北工商海洋杆菌(Pontibacter beigongshangensis)的研究文章已经在《Current Microbiology》发表,这是我国首次以高校名字命名的酿酒微生物。初步研究表明,这些新的微生物与酒的风味品质形成极相关,这些菌种的发现,为酒的风味品质形成机制研究和工艺创新奠定良好的基础。

此外,该团队从酒曲和酒醪中共分离出微生物800余株,其中,有经济和研究价值的有100余株,随着研究的深入,必将形成具有我校自主知识产权的菌种资源,提升我校发酵工程和酿酒工程的科研水平,巩固和打造我校在轻工酿酒行业的学术地位。

原文链接:

Current microbiology

Pontibacter beigongshangensis sp. nov., Isolated from the Mash of Wine. By Xu, Jialiang; Sun, Leping; Sun, Zhanbin; Xing, Xuan; Li, Jia; Lu, Xin; Huang, Ying; Ren, Qing*.

https://doi.org/10.1007/s00284-019-01782-w 

  相关新闻链接:http://www.btbu.edu.cn/news/zhxw/151263.htm

                                                                                                         

                 1 Pontibacter beigongshangensis. sp. nov., Isolated from the Mash of Wine》在线发表

                                    

                          图2 北工商海洋杆菌(Pontibacter beigongshangensis)显微镜下照片

五、王攀副教授关于餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷过程中的微生物特征研究进展

                                                                      

厌氧发酵产甲烷是餐厨垃圾资源化利用的主流技术,微生物在厌氧发酵的四个主要阶段即水解、酸化、产乙酸和产甲烷阶段发挥了重要的作用。本文分析了厌氧发酵不同条件下(包括中温、高温、湿式、干式、稳定、失稳、是否预处理以及实验室水平和工程应用等)微生物群落结构特征,总结了厌氧发酵不同阶段的微生物演替规律。

                                     

原文链接:

BIORESOURCE TECHNOLOGY, 2018, 248: 29-36

Microbial characteristics in anaerobic digestion process of food waste for methane production-A review. By Wang, Pan, Wang, Hongtao, Qiu, Yinquan, Ren, Lianhai*, Jiang, Bin. 

  https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.06.152

六、刘畅瑶老师在《Physical Chemistry Chemical Physics》中发表封底文章

应用化学系刘畅瑶老师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《Effects of interfacial specific cations and water molarities on AOT micelle-to-vesicle transitions by chemical trapping: the specific ion-pair/hydration model》被选为《Physical Chemistry Chemical Physics》杂志的封底文章发表(北京工商大学为第一单位)。

                                      

盐引发的离子型表面活性剂胶束-囊泡转变过程与表面活性剂的尾链长度、头基结构、反离子的类型和浓度等因素都息息相关。然而,有序结构表面宛如一个“黑箱”,一般的实验手段很难聚焦于该区域,更不必说定量地分析出该区域的水分子、头基、反离子的浓度信息,从微观上阐释有序结构转变过程。本文在分子水平上利用化学捕集法研究证明了多种盐引发的双(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠(AOT)溶液中的胶束-囊泡转变过程伴随着其有序结构表面水浓度的急剧下降和头基浓度的急剧升高,并提出了离子对-水合模型解释了上述现象。研究发现:1)胶束-囊泡转变过程总伴随着其表面水浓度的剧烈降低和头基浓度的剧烈升高;2)在所有的加盐体系中,最终形成囊泡时,其表面上的水浓度都稳定在约35 M,头基浓度稳定在约2 M3)转变过程受离子特异性效应的影响,这些有序结构表面浓度发生剧烈改变时所对应的盐浓度与胶束-囊泡转变的临界盐浓度是相互对应的,与所引入的阳离子与磺酸根在有序结构表面形成离子对的难易程度相关。

该研究工作受到国家重点研发计划(2017YFB0308701),国家自然科学基金(21676003),北京市科技计划项目(D7110500190000),北京工商大学青年教师科研启动基金项目(QNJJ2018-05),和美国国家自然科学基金(NSF-ICC 1124776)资助。

原文链接:

Phys. Chem. Chem. Phys., 2019, 21: 8633-8644.

Effects of interfacial specific cations and water molarities on AOT micelle-to-vesicle transitions by chemical trapping: the specific ion-pair/hydration model. By Changyao Liu, Yuzhao Wang, Yanfei Gao, Yongliang Zhang, Li Zhao, Baocai Xu*, Laurence S. Romsted*.

DOI: 10.1039/C8CP05987J

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