· 各种食品的货架期:最新进展和持续挑战

英国谢菲尔德哈勒姆大学国家食品工程卓越中心Mahdi Rashvand*、Hongwei Zhang*;爱尔兰国立都柏林大学孙大文*;德国霍恩海姆大学Christian Krupitzer*;英国利兹大学Nicholas J. Watson*等联合在国际食品顶级期刊《Trends in Food Science & Technology》(中科院一区TOP, IF: 15.1)在线发表题为“Artificial intelligence for prediction of shelf-life of various food products: Recent advances and ongoing challenges(人工智能预测各种食品的货架期:最新进展和持续挑战)”的综述性论文。

该研究综述了人工智能(AI)技术在预测各种食品产品货架期方面的应用。传统的货架期评估方法,如微生物分析、化学测试和感官评估,虽然有效,但耗时耗力,可能不适用于实时或高通量应用。将人工智能与先进的分析技术相结合,为快速、数据驱动的货架期评估提供了一个合适的替代方案。

本研究评估了机器学习(ML)、深度学习(DL)和混合方法等人工智能技术在食品产品货架期预测中的应用。研究强调了人工智能如何被用于检查来自高光谱成像、光谱学、机器视觉和电子传感器等非破坏性测试方法的数据,以提高预测性能。该综述还描述了人工智能技术如何通过确保优化的食品分配和减少浪费,为管理食品质量、减少经济损失和提高可持续性做出贡献。此外,本研究还探讨了人工智能在肉类和家禽、乳制品、新鲜水果和蔬菜以及软饮料和饮料等多种产品货架期预测中的巨大潜力。

尽管人工智能与新型传感器相结合,在提高食品产品货架期预测的精确度方面具有巨大潜力,但一些技术、组织和经济挑战阻碍了其全面部署。不过,人工智能在食品货架期预测方面的未来是光明的。物联网、数据集成和混合建模的不断发展,无疑有潜力支持预测精度的进一步提高,同时保持克服当前局限性,实现可扩展解决方案开发,从而改善食品质量管理的目标。

· 基于碱性环境依赖与湿度激活机制的儿茶/瓜尔胶涂层脱氧标签在活性食品包装中的应用

近期,印度理工学院鲁尔基分校Kirtiraj K. Gaikwad副教授团队等人在国际权威期刊《Food Packaging and Shelf Life》上发表了题为《Alkaline environment-dependent and moisture-activated catechu/guar gum coated oxygen scavenging labels for active food packaging》的研究论文,本研究成功开发了一种以儿茶树提取物为脱氧活性成分、碳酸钠为碱剂、瓜尔胶为粘合剂的植物基脱氧涂层体系。该技术为食品包装领域提供了一种环境友好、可生物降解的活性包装解决方案。

氧气是导致食品劣变的主要因素,当前食品工业主要采用脱氧剂作为活性包装的核心解决方案,能将包装内残氧量控制在<0.01 vol%,这是真空包装和气调包装无法达到的水平。

本研究创新性地采用涂覆工艺将脱氧成分负载于基材,开发了以儿茶树提取物(AC)为活性成分、碳酸钠(NC)构建碱性环境、瓜尔胶(GG)为粘合剂的植物基脱氧体系。通过固定1%瓜尔胶浓度,制备不同AC/NC配比(1:1至4:1及纯AC)的标签,并在5℃、25℃、40℃下进行30天脱氧性能评估。傅里叶变换红外光谱监测反应过程中的化学变化,同时测试流变学特性、形貌特征及耐磨性能。AC/NC-4:1标签展现出最优性能:25℃时脱氧容量3.12±0.17 mL O₂/g(速率0.1 mL O₂/(g·day)),40℃时提升至4.83 mL O₂/g(速率0.13 mL O₂/(g·day)),5℃下无活性。总酚含量(TPC)分析显示该配比含5.906 mg没食子酸当量儿茶素。该AC/NC-GG体系在活性食品包装领域具有重要应用潜力。

· Ameba启发的营养预载策略增强益生菌疗效

中科院上海药物研究所杰出青年基金获得者甘勇研究员团队在Nature子刊《Nature Communications》发表了题为“Ameba-inspired strategy enhances probiotic efficacy via prebound nutrient supply”的最新研究成果。甘勇研究员为通讯作者,Chao Pan为第一作者。

营养竞争与固有微生物或病原体之间的相互作用是口服益生菌疗效面临的重要挑战。该研究开发了一种携带食物策略(AIFS),即通过将GELNs预先结合到益生菌上,将其作为食物储存库。AIFS使益生菌能够高效且专门地就地摄取GELNs,即便存在竞争性细菌时也是如此。与未经过工程处理的益生菌相比,这使得摄取效率提高了多达 21 倍,极大地加速了益生菌的增殖。与此同时,AIFS增强了益生菌对多种胃肠道应激因素的抵抗力。在小鼠结肠炎模型中,AIFS能够增加益生菌的数量并抑制病原体,维持肠道菌群的稳态。此外,它还能上调抗炎性的IL-10,降低促炎性的IL-1β,并修复受损的肠道黏液。因此,AIFS对结肠炎小鼠展现出显著提升的预防和治疗效果。这项研究工作为微生物工程提供了一种方法,对微生物疗法和肠道健康具有广泛的意义。

· 不同乳酸菌对发酵芸豆乳风味特征的影响

植物基蛋白饮料是以一种或多种含有一定蛋白质的植物果实、种子或种仁等为原料经加工或发酵制成的饮料产品。目前常用的植物基蛋白饮料原料有谷物、坚果、种子和豆类作物。芸豆学名菜豆(Phaseolus vulgaris L.),是栽培面积仅次于大豆的食用豆类作物之一。芸豆中的抗性淀粉可以改善高脂血症引起的肝脏和肠道屏障损伤,芸豆多肽和多酚等成分被证明具有改善氧化应激的作用。此外,芸豆富含谷氨酸(质量分数10.40%~13.10%),而大豆中谷氨酸质量分数约为7.58%,谷氨酸是生物合成γ-氨基丁酸(GABA)的主要前体物质,因此芸豆成为富集GABA的优质原料,在食品应用方面展现出巨大潜力。

研究表明,萌发处理和发酵处理等方法不仅可以提高谷物中蛋白质和低聚糖的消化率,还可以富集植物原料中的GABA,提升产品的营养价值和功能价值。值得关注的是,乳酸菌发酵是豆类食品常用的加工方式之一,菌种的选择对于发酵过程中风味物质的转化具有重要影响,不同乳酸菌对发酵豆乳风味的影响是多方面的。

上海应用技术大学香料香精技术与工程学院的于海燕、敖婷、田怀香*等人利用筛选的高产GABA乳酸菌发酵萌发后的芸豆,再利用气相色谱-质谱(GC-MS)技术、气相色谱-嗅闻(GC-O)技术和感官评价分析不同乳酸菌对发酵芸豆乳风味特征的影响,以期得到提升植物蛋白饮料风味品质的菌种。