浙江大学陆柏益教授团队在木薯质量安全与营养品质研究方面取得系列进展

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浙江大学陆柏益教授团队在木薯质量安全与营养品质研究方面取得系列进展

导  读

2021年浙江大学生物系统工程与食品科学学院陆柏益教授团队围绕木薯食用安全和品质发掘，取得了多项重要研究成果。在木薯食用安全方面，连续4年开展了针对南方8省的木薯及其产品生氰糖苷风险评估，并开展了木薯生氰糖苷控制技术的研究，对木薯、辣木质量安全（农药、重金属）风险隐患进行了排查，并开展了风险减控技术研究。在木薯营养品质方面，基于多年主产区木薯样品数据，建立了基于地理信息系统的木薯品质数据库，构建了基于用途的木薯品质指标评价体系，筛选优势品种和产地，发掘了生氰糖苷抑制肿瘤细胞增殖、木薯全粉对肠道菌群和糖脂代谢影响和木薯淀粉消化特性、乳化特性改性、3D打印适用性等木薯新品质。相关研究结果发表在Trends Food Sci. Technol.、Food Hydrocolloid.、Ultrason. Sonochem.等期刊上，申请国家发明专利3项、国际PCT专利1项，制定相关国家标准1项、行业标准3项、团体标准2项。在国家农产品质量安全网、农民日报等媒体发表相关科普解读6篇，帮助消费者正确了解木薯食用风险和食用安全知识，为木薯食用安全、木薯产品推广、高值化利用提供了有力的技术支撑和实践基础。

为了更好地了解陆柏益教授团队在木薯质量安全、营养品质与高值利用上的研究，我们汇总了其团队2021年的相关研究成果。

1

酚类物质改性淀粉方法、性质改善与机制研究进展

2021年2月，团队在国际食品顶级期刊Trends in Food Science & Technology（IF=12.563）发表了题为“Starch modification with phenolics: methods, physicochemical property alteration, and mechanisms of glycaemic control”的综述论文。博士研究生徐涛为第一作者，浙江大学陆柏益教授为通讯作者。

本综述总结了当前的酚类物质用于淀粉改性所采用的方法，包括物理、化学和酶法的改性手段，并比较了其异同，提出非热食品加工技术如超声、超高压等是酚类物质用于淀粉改性，甚至是其他淀粉改性的未来发展方向。改性后淀粉的理化性质的变化也进行了总结和归纳，且文章集中讨论了酚类物质改性对淀粉的体外消化特性及体内升糖指数影响及其潜在的机制。文章为开发新型降低木薯淀粉升糖指数方法提供了坚实的基础，为木薯淀粉高值化利用开拓了新的方向。

DOI：10.1016/j.tifs.2021.02.023

2

中国人群木薯摄入氢氰酸膳食暴露量及其风险评估

2021年2月，团队在国际食品顶级期刊Food Chemistry（IF=7.514）发表了题为“Dietary exposure and risk assessment of cyanide via cassava consumption in Chinese population”的研究论文。博士研究生钟永恒为第一作者，浙江大学陆柏益教授为通讯作者。

本研究旨在明确中国人群木薯及其产品摄入引起的氰化物膳食暴露量及其潜在的健康风险。不同品种、产地的木薯中生氰糖苷含量差异巨大。木薯产品中，木薯汁的生氰糖苷含量较高。木薯摄入对于中国人群没有慢性风险，但存在急性中毒风险。木薯及其产品的生氰糖苷最大残留限量应为200 mg/kg。综合上述结果，基于生氰糖苷含量的木薯及其产品的氰化物风险评估优于基于氰化物含量的评估结果。本研究首次探究了中国人群木薯及其产品摄入的健康风险，初步明确了中国人群的木薯摄入氰化物膳食暴露风险较低。为进一步全面的木薯风险评估奠定了基础，帮助行业、消费者正确了解木薯食用风险和食用安全知识。

DOI：10.1016/j.foodchem.2021.129405

3

大气压等离子体预处理促进木薯淀粉辛烯基琥珀酸酯化及其改性产物性质

2021年8月，团队在国际食品顶级期刊Food Chemistry（IF=7.514）发表了题为“Atmospheric pressure plasma jet pretreatment to facilitate cassava starch modification with octenyl succinic anhydride”的研究论文。博士研究生季圣阳为第一作者，浙江大学陆柏益教授为通讯作者。

辛烯基琥珀酸酯化淀粉可以有效提高木薯淀粉的乳化性能，但是酯化效率较低，大部分酯化发生在淀粉颗粒表面，乳化性能的提高效率有限。本研究旨在开发一种新的木薯淀粉酯化预处理方法，利用大气压等离子体（APPJ）预处理木薯淀粉，提高木薯淀粉酯化效率。APPJ预处理改变了木薯原淀粉的颗粒表面性质。APPJ预处理提高了木薯淀粉酯化的取代度，且取代位点渗透进整个淀粉颗粒。预处理的木薯淀粉辛烯基琥珀酸酯乳化性能优于未处理的木薯淀粉辛烯基琥珀酸酯。本研究为提高辛烯基琥珀酸酯化淀粉的效率提供了新的思路，为木薯淀粉的多元化利用提供了有力的支撑。

DOI：10.1016/j.foodchem.2021.130922

4

超声预处理减控木薯生氰糖苷及氢氰酸风险

2021年8月，团队在国际化学顶级期刊Ultrasonics Sonochemistry（IF=7.491）发表了题为“Effect of ultrasonic pretreatment on eliminating cyanogenic glycosides and hydrogen cyanide in cassava”的研究论文。博士研究生钟永恒为第一作者，浙江大学陆柏益教授为通讯作者。

本研究旨在通过超声预处理，促进木薯加工产品——木薯汁中的生氰糖苷及氢氰酸的降解，降低其毒性风险。相比较于传统的4个小时浸泡，10分钟的超声预处理即可有效促进木薯汁氰化物的降解，效率和效果都更优。生氰糖苷和氢氰酸在超声降解过程中呈现出了不一样的趋势，超声通过提高木薯亚麻苦苷酶二级结构的无序性，进而提高其催化活性，促进生氰糖苷的降解。本研究开发出了一种新的高效减控木薯汁氰化物风险的加工方法并明确了其机理，有效提高了其食用安全性，促进木薯食用化产业的发展。

DOI：10.1016/j.ultsonch.2021.105742

5

木薯全粉通过改变肠道菌群促进肠道健康

2021年10月，团队在食品领域一区期刊Food Chemistry: X（IF=5.182）发表了题为“Tuber flours improve intestinal health and modulate gut microbiota composition”的研究论文。博士研究生徐涛为第一作者，浙江大学陆柏益教授为通讯作者。

本研究旨在探究木薯及马铃薯全粉对机体健康的促进作用及其机制。结果表明，全粉饲料饲喂大鼠的体重、摄食量、血糖血脂水平均与淀粉组无显著差异，但全粉组大鼠的体重增量较淀粉组低，全粉饲料喂养的大鼠肠道结构完整性要高于淀粉饲料，且肠道紧密连接性更好。肠道菌群的多样性分析结果显示，全粉喂养的大鼠在丰度和多样性上均要优于淀粉喂养大鼠。本研究揭示了木薯等薯类全粉在调节肠道菌群方面的作用及其潜在的健康功效，为薯类全粉产品特别是木薯产品的开发和应用提供了理论依据。

DOI：10.1016/j.fochx.2021.100145

6

淀粉分子结构与3D打印精准性的关系

2021年11月，团队在食品领域顶级期刊Food Hydrocolloids（IF=9.147）发表了题为“Effect of starch molecular structure on precision and texture properties of 3D printed products”的研究论文。博士研究生季圣阳为第一作者，浙江大学陆柏益教授为通讯作者。

本研究旨在探究木薯、马铃薯等不同来源淀粉用于3D打印时打印产物精准性和质构的区别，并解释淀粉的分子结构对精准性和质构的影响。结果表明，淀粉的平均分子大小与打印中心高度负相关，直链淀粉链长在100~1000之间所占比例与打印中心高度正相关，直链淀粉链长在5000~20000之间所占比例与打印产物恢复力正相关。本研究揭示了包括木薯淀粉在内的多种淀粉应用于3D打印的适用性，并提出了相应的机制，为木薯淀粉应用于3D打印的产品开发提供了理论依据。

DOI：10.1016/j.foodhyd.2021.107387

7

通过酚酸酯化木薯淀粉调控其消化特性

2021年12月，团队在食品领域顶级期刊Food Hydrocolloids（IF=9.147）发表了题为“Modulating the digestibility of cassava starch by esterification with phenolic acids”的研究论文。博士研究生徐涛为第一作者，浙江大学陆柏益教授为通讯作者。

本研究以羰基二咪唑介导的淀粉酯化方法为基础，合成了阿魏酸、对香豆酸和芥子酸淀粉酯，并分析了它们的物化和消化特性等的变化，同时探究了木薯淀粉酚酸酯抗消化机制。结果表明，芥子酸淀粉酯的抗氧化和抗消化性最高，其抗性淀粉含量由8.7%提高到了39.0%，升糖指数仅为47.1（原淀粉为81.5）。本研究揭示了木薯淀粉酚酸酯的抗消化活性，并提出了分子粒径与空间位阻的机制，为木薯淀粉抗消化淀粉的开发与高值化利用提供了理论依据和实践基础。

DOI：10.1016/j.foodhyd.2021.107432

陆柏益

陆柏益，博士、教授、博士生导师，担任浙江大学杭州国际科创中心副主任、食品科学所副所长兼支部书记、农业农村部农产品质量安全风险评估实验室（杭州）常务副主任。主持和完成国家自然科学基金、国家重点研发计划子课题、国家现代农业产业技术体系、浙江省自然科学杰出青年基金、国家农产品质量安全财政重大专项以及横向课题20余项。以第一或通讯作者在J. Hazard. Mater.、Med. Res. Rev.、Trends Food. Sci. Technol.等SCI期刊发表论文100余篇。授权国家发明专利32项、国际PCT专利5项，立项/制定国家、行业标准8项，主编/参编专著、教材6本等。获得浙江省科技进步一等奖、梁希林业科技进步二等奖、中国食品科技学会科技创新杰出青年奖等奖励8次，入选国家高层次特殊人才青年拔尖计划、国家现代农业产业技术体系岗位科学家、浙江省杰出青年基金获得者、浙江省151人才第二层次、钱江特聘教授、首批求是青年学者等。担任International association of dietetic nutrition and safety 副理事长、国际食品法典CAC中国联络点岗位专家、Food Frontiers创刊科学主编、Food material research副主编、E-food 副主编、Frontiers in nutrition、International Journal of Molecular Sciences和Food Chemistry等专刊客座编辑、中国食品科技学会理事兼青工委副秘书长、中国农学会质量安全分会常务委员、浙江省食品学会常务理事兼青工委主任委员、农业农村部农产品加工标委会委员、浙江省食品安全专家委员会委员等学术兼职。

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