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周存山教授课题组在国际食品科学与营养领域顶级期刊发表最新研究进展

编辑:郎涛 时间:2022年11月03日 访问次数:

近日,我院周存山教授蔬菜贮藏加工团队标题为“Application and potential of multifrequency ultrasound in juice industry: Comprehensive analysis of inactivation and germination of Alicyclobacillus acidoterrestris spores”的综述文章在国际食品领域TOP期刊《Critical Reviews in Food Science and Nutrition》(IF:11.208)在线发表DOI:10.1080/10408398.2022.2143475。

超声波食品物理加工技术是近年来食品领域的热点研究之一。大多数研究基于单频超声进行的,而多频超声(MFUS)研究引起了科研人员的兴趣。与单频超声相比,MFUS两个或两个以上频率同时作用,由于气泡破裂和强烈的协同作用,导致空化行为显著增加。空化作用产生局部瞬时高温、高压的物理效应,以及自由基等化学效应。空化微泡在破裂过程中释放活性氧(ROS),负责使酶失活,并对膜细菌、脂质结构和蛋白质构象造成破坏。来自外部的ROS能够通过内源性酯酶进入酸地单胞菌细胞,并通过声效作用逃离细胞,说明细菌处于严重的氧化应激状态(图1)。因此,MFUS可能具有显著的杀菌作用。

Figure 1. Mechanisms of A.acidoterrestris spores and vegetative cells inactivation after using ultrasound treatment

尽管数十年来人们一直在研究频率对细菌降解的化学和机械影响,但对脂肪酸芽胞杆菌营养细胞和孢子产生ROS的原因和关键因素仍不清楚。文献中的这种差异意味着需要更深入地了解通过多频率热超声(MFTS)灭活脂环酸芽胞杆菌的过程。而超声处理后的孢子可通过人工发芽在一定程度上恢复。这表明,这些处理过的孢子没有死亡,只是无法在酸性环境中萌发。发芽是不活跃的细菌孢子重新开始新陈代谢和生产的机制,通常是由营养物质的存在,即氨基酸、糖和核苷引起的。在果汁加工中超声失活和脂肪酸芽胞杆菌萌发的综述尚未见报道。到目前为止,孢子暴露于超声和营养发芽剂的萌发蛋白的研究很少。对细菌应激反应的研究将有助于阐明细菌对外界恶劣环境的抗性机制,并有助于改善果汁加工条件,确保果汁的微生物安全。

本文旨在介绍超声对果汁协同作用的机制,通过研究最新的声学、物理学,并对超声失活和发芽孢子的最新研究工作进行总结。介绍了发芽元素TS和热处理的优点和局限性,以及未来研究的可能性。识别一组参与孢子萌发过程的蛋白质,并比较它们在暴露于触发介质前后的水平,对于更好地理解这一复杂的现象至关重要(图2)。这些发现为进一步研究复杂的产孢和孢子萌发的多因子过程以及该过程中控制基因表达的机制奠定了基础。

Figure 2 Spore layers (a), germinant receptors localization (b) in spore, and SpoVA Channel localization (c)

68kycom开元国际博士后研究人员Hafida Wahia第一作者,周存山教授作为论文的通讯作者。本项工作得到了科技部重点研发专项、省科技重大专项、江苏省优秀博士后人才基金的支持。

周存山,博士,教授,博士生导师,68kycom开元国际副院长,文心书院副院长,从事蔬菜物理加工与绿色过程研究。入选省新世纪151人才工程、333高层次人才中青年科学技术带头人、六大人才高峰高层次人才、校优秀青年学科带头人培育,入围全球前2%顶尖科学家,现任农业部蔬菜脱水加工技术基础基地副主任,江苏省冷链学会预制菜专业委员会副主任,中国食品科学技术学会休闲食品加工技术分会和果蔬加工技术分会理事、机械工业食品机械标准化委员会委员、市政协咨政专家。主持国家重点研发专项、国家自然科学基金、国家高技术研究发展计划等国家级、省部级项目20余项,发表学术论文260余篇,SCI检索200余篇,获授权专利21件,制定行业标准11项。作为主要完成人获江苏省科学技术奖二等奖,中国机械工业科学技术奖一等奖、全国商业联合会科技进步奖特等奖等省部级奖励及个人荣誉17项。

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