2022年, 第50卷, 第5期　刊出日期：2022-09-10

  

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食品胶体与物性调控专题
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  海藻酸钠-酪蛋白复合乳液凝胶的制备与结构特性表征

  袁凯, 李培源, 郭绰, 杨旭东, 杨曦, 郭玉蓉

  陕西师范大学学报(自然科学版). 2022, 50(5): 1-9.

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  以海藻酸钠和酪蛋白为试材制备了海藻酸钠-酪蛋白复合乳液凝胶，采用流变学和电子显微技术探究了不同制备方法及海藻酸钠质量浓度对复合乳液凝胶结构的影响，并讨论了其形成机制。结果表明：当酪蛋白质量浓度固定为80 g/L时，随着海藻酸钠浓度的增加，不含油滴的复合凝胶逐渐由酪蛋白主导的单一网络结构转变为“水包水”乳液结构，此时酪蛋白为连续相，海藻酸钠为分散相；当海藻酸钠质量浓度继续增加至7.5 g/L时，出现双连续相结构。添加油滴后，复合乳液凝胶仍呈现相同的相转变趋势，且2种方法制备的乳液凝胶中，乳滴总是存在于酪蛋白一相中。经比较，2种制备方法对乳液凝胶结构特性的影响有限，但方法一较为简单，其制备的乳液凝胶乳滴粒径较小，且在海藻酸钠质量浓度为4 g/L时形成的复合乳液凝胶质地较好。本研究结果为开发新型凝胶类食品提供了理论依据和技术参考。
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  乙醇和谷氨酰胺转氨酶联合处理对乳清分离蛋白凝胶特性的影响

  曾涣煌, 梁秀萍, 李思琪, 刘夫国

  陕西师范大学学报(自然科学版). 2022, 50(5): 10-20.

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  使用乙醇和谷氨酰胺转氨酶（TG酶）联合处理构建乳清分离蛋白（WPI）冷诱导凝胶，通过扫描电镜（SEM）、激光共聚焦显微镜（CLSM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）对凝胶特性进行表征，探究凝胶的流变、功能特性及热力学性质，并进一步阐明冷诱导WPI凝胶的形成机理。研究结果表明：乙醇和TG酶分别具有提高WPI二级结构中α-螺旋和β-折叠比例的作用。乙醇和TG酶对WPI凝胶的稳定性和黏弹性有重要影响，当乙醇体积分数为40%且TG酶活力为120 U/g时，能够形成网络结构致密、黏弹性高的WPI凝胶，表现出较高的凝胶持水力、储能模量和表观黏度。凝胶热流曲线表明：乙醇具有降低WPI热变性温度的作用，而TG酶的存在一定程度上提高了WPI凝胶的热稳定性。综上，经乙醇和TG酶联合处理的WPI凝胶性能优于经乙醇单独处理的WPI凝胶。相对于传统的WPI凝胶工艺，该新工艺具有降低能耗、提质增效的实际生产意义，同时有助于满足当下新型蛋白凝胶食品的多元化需求。
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  海藻糖和透明质酸对海藻酸钙负载的益生菌冻干及贮藏存活的影响

  袁永凯, 殷明, 陈羚, 刘飞, 陈茂深, 钟芳,

  陕西师范大学学报(自然科学版). 2022, 50(5): 21-28.

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  海藻酸钙（calcium alginate，CA）水凝胶负载的益生菌冷冻干燥存活率低，限制了其商业化应用。为此，探讨了凝胶体系中海藻糖（trehalose，T）和/或透明质酸（hyaluronic acid，HA）的引入改善冷冻干燥鼠李糖乳杆菌（Lactobacillus rhamnosus GG，LGG）存活率的可能性及相关机制。结果表明，T和HA的加入可在不影响CA负载LGG包埋率的同时，将预冷冻温度为-18 ℃时的LGG冷冻干燥存活率从66.24%提高到75%~90%，或将预冷冻温度为-80 ℃时的LGG冷冻干燥存活率从79.62%提高到90%~95%。菌体生化分析结果显示，LGG冷冻干燥存活率的上升与T、HA有效降低了细胞膜通透性、缓解了胞内代谢活性损失有关。常温贮藏结果表明，环境水分活度（Aw）高于0.313会导致裸菌存活从9.16 log CFU/g降至4.44 log CFU/g，甚至全部死亡，而CA/T和CA/T/HA可在环境Aw为0.812的条件下保留6.0~6.9 log CFU/g的活菌。在低环境Aw条件下，LGG的贮藏稳定性由菌体的初始生理状态主导，具有低吸湿性的CA/T更能适应Aw>0.3的应用场景。该研究为海藻酸钙负载的益生菌商业化应用提供了参考。
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  基于深共晶溶剂溶解的虾青素及其乳液包埋体系制备与调控

  方溶熙, 周鹏, 谢云霄, 雷婵, 吴逸岚, 李斌, 刘石林

  陕西师范大学学报(自然科学版). 2022, 50(5): 29-36.

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  虾青素（astaxanthin, AXT）特殊的化学结构导致其稳定性和溶解性差，极大地限制了其应用。采用麝草香酚和月桂酸为原料制备深共晶溶剂（deep eutectic solvent,DES）用于溶解AXT，再以AXT-DES溶液为油相、明胶和阿拉伯胶为水相，制备水包油型乳液，并探究乳液的形貌、稳定性、流变学特性和生物可及性。结果表明：当明胶/阿拉伯胶质量比为5、乳化剂质量分数为1.5%时，乳液稳定性较好，呈3.09 μm的鲜红色球形乳滴，具有剪切变稀行为及类凝胶特性。AXT在DES中的溶解性良好，且在80 ℃时溶解度达到5.0%。储存20 d后，包埋组中AXT的保留率为83%，优于对照组的AXT保留率（78%）和已报道的包埋体系保留率（50.4%~79.25%）。包埋组的AXT生物可及性为83%，比对照组提升约37%。上述基于DES溶解AXT的乳液包埋体系为AXT的溶解与包埋提供了新策略。
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  魔芋葡甘露聚糖脱乙酰基凝胶化研究及应用

  侯燕杰, 殷军艺, 聂少平

  陕西师范大学学报(自然科学版). 2022, 50(5): 37-50.

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  魔芋葡甘露聚糖（konjac glucomannan，KGM）是魔芋块茎的主要成分之一，KGM脱乙酰基能提高其热稳定性，形成弹性较高的不可逆凝胶，使KGM可以被应用于食品、材料、医药等领域。考虑到脱乙酰基对KGM特性及其在生产应用中的重要性，综述了乙酰基对KGM溶解度、结晶度、构象等理化性质的影响，总结了碱及其结合机械、加热等条件脱去KGM乙酰基的方法，对基于傅里叶变换红外光谱、荧光光谱、流变学、扩散光谱学、扫描电子显微镜、原子力显微镜、X-射线衍射、热分析、动态光散射等的KGM脱乙酰基表征技术进行了系统比较。在此基础上，重点阐述和分析了KGM脱乙酰基形成凝胶的机理及KGM浓度、碱的种类和浓度、温度、盐、乙醇等因素对KGM凝胶化的影响，最后对脱乙酰基KGM的探索性应用及未来研究方向、应用前景进行了总结和展望，旨在为KGM后续深化研究和产业化应用提供参考和借鉴。
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  鼠李半乳糖醛酸聚糖Ⅰ的结构特性及分离检测研究进展

  虞诚潇, 陈健乐, 叶兴乾, 陈士国,

  陕西师范大学学报(自然科学版). 2022, 50(5): 51-63.

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  鼠李半乳糖醛酸聚糖Ⅰ（rhamnogalacturonan Ⅰ,RG-Ⅰ）是植物果胶的主要结构域之一，其结构复杂、功能多样，受到广泛关注。当前，对RG-Ⅰ的界定及分离检测体系仍不完善，制约了RG-Ⅰ的活性研究和功能产品开发，限制了其产业化应用。基于此，通过系统归纳和总结RG-Ⅰ的定义、分子结构、生物活性、提取纯化方法及检测手段，明确了RG-Ⅰ是一类主链由鼠李糖和半乳糖醛酸以α-1,4糖苷键依次相连的酸性果胶样多糖，其鼠李糖残基可连接中性糖侧链；提出偏碱性条件的顺序提取是RG-Ⅰ较为理想的提取方法，而阴离子交换层析分级结合凝胶柱层析法是较为适宜的RG-Ⅰ分离纯化方式；指出以单糖组成为主要检测依据，结合核磁、质谱、抗体等手段进行验证，能够更全面地揭示RG-Ⅰ结构和特征。通过对RG-Ⅰ进行总结、归纳和展望，以期为RG-Ⅰ果胶多糖的后续研究提供参考。
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  魔芋葡甘聚糖的功能化改性及应用

  廖晴雨, 张洪斌

  陕西师范大学学报(自然科学版). 2022, 50(5): 64-80.

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  魔芋葡甘聚糖（konjac glucomannan, KGM），也称魔芋胶，是从魔芋块茎中提取的中性杂多糖。KGM长期以来被作为增稠剂、凝胶剂，广泛应用于食品、医药、化工等领域，是高效的质构改良剂和流变学性质调节剂。然而，天然KGM水溶性低、加工性能差，采用化学和物理改性是提高其水溶性、发掘新功能和拓展新应用的有效手段。因此，系统综述了KGM的各类改性方法以及未改性和改性产物在乳液、凝胶、膜材料、生物医用材料、食品及营养健康等领域的应用，着重总结了近年来KGM的酯化、酰基化、羧甲基化、磺化、氧化、阳离子化、接枝共聚交联等化学改性，共混填充、物理交联、微流控纺丝、γ射线辐照等物理改性的研究进展及改性产物的应用进展，指出了KGM未来研究的发展趋势以及存在的问题和挑战。
基因互作与功能分析专题
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  奶山羊p27基因克隆分析及其对乳腺上皮细胞增殖的影响

  岳子婷, 黄江涛, 宁勇, 宗学阳, 张华文, 史怀平

  陕西师范大学学报(自然科学版). 2022, 50(5): 81-89.

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  细胞周期依赖性激酶抑制蛋白B（cyclin dependent kinase inhibitors B, CDKNIB，即p27）可以抑制细胞周期蛋白-细胞周期蛋白依赖性激酶复合物，阻滞细胞周期进程。通过克隆获得奶山羊p27基因序列并阐明其编码蛋白的生物学特性，利用RNAi干扰技术和基因过表达技术沉默和上调奶山羊乳腺上皮细胞中p27基因的表达，以探究p27基因对乳腺上皮细胞增殖的影响。以西农萨能奶山羊乳腺组织为实验材料，扩增并克隆出奶山羊p27基因CDS全长序列，其全长597 bp，编码198个氨基酸。对p27基因编码蛋白进行生物信息学分析，发现其为亲水性不稳定蛋白，无跨膜结构。利用实时荧光定量PCR检测奶山羊p27基因mRNA在不同时期乳腺组织中的表达情况，发现p27基因在泌乳期的表达量高于干奶期。将构建的p27基因真核表达质粒转染奶山羊乳腺上皮细胞，使用CCK-8、Edu染色及蛋白质印迹法（Western blot）检测p27基因对乳腺上皮细胞增殖的影响，发现过表达p27基因抑制了乳腺上皮细胞的增殖和DNA合成，并使得CDK2蛋白表达水平升高(P<0.05)。上述结果提示p27可作为负调节因子参与乳腺上皮细胞增殖，研究结果为p27调控乳腺发育的分子机理提供了基础资料。
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  4个糖酵解途径基因的siRNA干扰及其在肌肉卫星细胞中的沉默效应

  刘永峰, 李衡, 付尚辰, 肖宇

  陕西师范大学学报(自然科学版). 2022, 50(5): 90-98.

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  为探究糖酵解途径关键基因干扰对其他肉品质功能基因的影响，先采用脂质体转染技术向分离、培养的肌肉卫星细胞中转染siRNA，干扰4个糖酵解途径关键基因（PKM、PFKM、PGK1、ALDOA）的表达，再利用经诱导分化的肌肉卫星细胞进行RNA提取和反转录，并使用qPCR方法检测4个目的基因及15个肉品质功能基因的mRNA表达情况。结果表明，与对照组相比，转染组细胞在增殖特点和表型上没有明显差异，转染组4个目的基因的表达量下降33.5%～93.8%。PKM干扰后，7个肉品质功能基因表达显著下调，5个显著上调；PFKM和PGK1干扰后，12个肉品质功能基因表达显著下调，3个显著上调；ALDOA干扰后，8个肉品质功能基因表达显著下调，3个上调。在4个转染组中，LDHA、ACOX1、PNPLA、CAPN1基因的表达水平均发生显著下降，而I-FABP、POMC、DGAT1基因的表达水平上调最明显，相关基因主要涉及细胞能量代谢、糖脂代谢以及细胞组织结构形成通路，其中脂质代谢和能量调节通路基因在目的基因干扰下受到的影响最大。研究结果为在基因水平探究肉品质形成的内在调控机制提供了参考。
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  嗜热菌ToPif1解旋酶与G四链体的互作活性位点预测及鉴定

  张玲玲, 戴阳雪, 奚绪光

  陕西师范大学学报(自然科学版). 2022, 50(5): 99-107.

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  利用AlphaFold2人工智能程序在原子水平预测并验证嗜热菌Themus oshimai Pif1（ToPif1）解旋酶参与特殊核酸二级结构G四链体（G4）解旋的关键活性位点。采用变温圆二色光谱测试及解旋实验确定ToPif1解旋酶的嗜热特性；利用AlphaFold2程序预测ToPif1与G4 DNA的互作氨基酸位点，并应用分子生物学工具将预测互作位点分别突变为丙氨酸；通过原核表达系统获得ToPif1的单点突变体蛋白，突变体蛋白经ATP水解实验验证后发现其基本活性不受损；通过荧光各向异性实验和荧光共振能量转移偶联快速停留技术对比ToPif1野生型和突变体对不同构型G4 DNA的结合活性及解旋活性差异，确认影响ToPif1结合和解旋G4的关键氨基酸位点。结果表明：ToPif1解旋酶在高温下仍可保持蛋白构象及解旋活力；预测结果显示ToPif1上存在8个与G4互作的潜在位点，且这些位点的单点突变均不会破坏ToPif1的ATP水解活力；在ToPif1结合G4CEB和G4Tel中发挥关键作用的氨基酸位点是R355，而显著影响ToPif1解旋G4活力的位点是R135和R355。研究结果明确了具有嗜热特性的ToPif1发挥结合、解旋G4 DNA活性的关键氨基酸位点，为理解嗜热菌Pif1解旋酶识别与解旋G4 DNA的机理提供了参考。
动植物发育生物学专题
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  木通科花瓣的发育、微形态及超微结构研究

  刘男, 苏珊, 张小卉

  陕西师范大学学报(自然科学版). 2022, 50(5): 108-115.

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  采用透明法、超薄切片法、扫描电子显微镜法和透射电子显微镜法，对木通科3个属具花瓣植物进行研究。结果表明：木通科3个属的花瓣在发育过程中历经了4个关键阶段，其形态差异主要取决于阶段3中花瓣顶端是否产生二裂；花瓣中的表皮细胞共有5类，其中3类为分泌表皮细胞；蜜腺组织位于花瓣顶端，主要由分泌表皮细胞和分泌薄壁细胞组成，串果藤属可见维管束伸入分泌薄壁细胞之间，分泌表皮细胞内淀粉粒、线粒体和粗面内质网等细胞器丰富；在盛花期，分泌物通过分泌表皮细胞外切向壁上的微通道、变态气孔及破裂细胞壁等释放到外界。科内祖先性状重建分析表明木通科祖先具有花瓣特征（52.5%）。
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  黄连（Coptis chinensis）花形态特征与传粉昆虫的适应性

  田陌, 任毅

  陕西师范大学学报(自然科学版). 2022, 50(5): 116-121.

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  以黄连（Coptis chinensis）为研究对象，通过对其花部形态结构及主要传粉昆虫访花频率、访花行为、传粉效率、结籽贡献率等的观察分析，探究黄连花形态特征与传粉昆虫的适应性关系。结果显示：黄连花具有简单的浅槽状蜜腺结构，花蜜分泌量少；观察到的2种黄连主要传粉昆虫麻蝇和黑带食蚜蝇都是具有舐吸式口器的双翅目昆虫，它们在访花过程中都表现出舔食花蜜的行为，且身体都能够接触到雌蕊和雄蕊，从而导致胚珠成功发育；受黄连早春开花时间差异及气候不稳定等因素的影响，黄连传粉昆虫的访花频率有所波动，但传粉昆虫种类没有变化。上述结果表明黄连的浅槽状蜜腺结构适合具有舐吸式口器的麻蝇和黑带食蚜蝇作为传粉媒介，且形成较为稳定的传粉系统。
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  中国林蛙变态发育中舌鳃骨的形态变化

  裴跃斌, 王宏元, 梁刚

  陕西师范大学学报(自然科学版). 2022, 50(5): 122-126.

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  为揭示中国林蛙(Rana chensinensis)蝌蚪变态发育中舌鳃骨的形态变化，采用改良的Toyal骨骼双染色法对Gosner（G） 26～46期中国林蛙蝌蚪舌鳃骨进行染色，并观察、比较和采集图像。结果显示，中国林蛙蝌蚪的舌鳃骨由角舌骨、关联骨、鳃下骨板和鳃篮4部分构成。在变态发育中，舌鳃骨始终以软骨状态存在。G26期蝌蚪的舌鳃骨已具备完整结构，G26～G38期舌鳃骨各部分呈等速率生长，至G38期舌鳃骨达到最大；G39～G41期舌鳃骨开始自行吸收，形态略变小；G42期舌鳃骨形态已有较大变化； G43～G46期舌鳃骨的角舌骨、关联骨和鳃下骨板均发生变形与重塑，鳃篮逐渐消失，舌鳃骨发育为成体舌骨。为了适应生理功能的变化，中国林蛙蝌蚪舌鳃骨的形态结构经历了由小到大、又由大变小、最终在舌鳃骨原来位置重塑出成体舌骨的发育过程。