中国农业大学张燕教授团队文献汇总

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中国农业大学张燕教授团队文献汇总

导  读

色、香、味、形、营养、安全是食品品质的六大方面。食品的“色彩”对食品消费接受度的影响巨大，居于食品品质之首。近年来，张燕教授带领团队，针对果蔬制品颜色品质的劣变，系统开展了加工对果蔬颜色变化的影响机制、加工果蔬颜色保持（形成）策略、天然植物色素的功能与营养等研究，特别在富含叶绿素的果蔬加工颜色品质调控研究及叶绿素、花青素对肥胖、糖尿病等代谢综合症的调节和干预研究中取得了系列成果。组建了“中国农业大学果蔬色彩科学创新团队”，在相关领域累积主持国家自然基金青年基金及面上项目、国家科技支撑计划、国家重点研发计划等课题10项，发表论文49篇。

为了更好地了解张燕教授团队在该领域的研究，我们汇总了其团队近年来发表的部分代表性研究成果。

一、天然植物色素的功能与营养

1

揭示膳食叶绿素的生物转化途径

2020年12月，中国农业大学食品科学与营养工程学院李媛媛、张燕*（通讯作者）等在Food Research International（IF=6.475）发表题目为“Biological transformation of chlorophyll-rich spinach (Spinacia oleracea L.) extracts under in vitro gastrointestinal digestion and colonic fermentation”的研究论文。研究基于幼年时期和成年时期体外胃肠消化和结肠发酵模型解析膳食叶绿素的生物转化途径，证明了叶绿素在体外胃肠道消化作用下被转化，形成了脱镁叶绿素a，脱镁叶绿素b，13²-羟基脱镁叶绿素a和15¹-羟基-内酯脱镁叶绿素a；发现Blautia（幼年时期）和Lachnospiraceae（成年时期）主导脱镁叶绿素及其衍生物转化为脱镁叶绿酸及其衍生物；相应地，脱镁叶绿素与肠道菌群的双向调控促进短链脂肪酸（乙酸、丙酸和丁酸）的积累。本研究明确了叶绿素在机体中的消化和代谢，对阐明叶绿素的营养具有重要意义。

DOI：10.1016/j.foodres.2020.109941

2

明确补充叶绿素缓解高脂膳食诱导的肥胖并调节肠道菌群

2019年6月和8月，中国农业大学食品科学与营养工程学院李媛媛、崔羽、张燕*（通讯作者）等分别在Journal of Functional Foods（IF=4.451）和Molecular Nutrition & Food Research（IF=5.82）发表题目为“Beneficial effects of a chlorophyllrich spinach extract supplementation on prevention of obesity and modulation of gut microbiota in high-fat diet-fed mice”和“Chlorophyll Supplementation in Early Life Prevents Diet-Induced Obesity and Modulates Gut Microbiota in Mice”的研究论文，发现叶绿素可缓解高脂膳食诱导的小鼠肥胖，并调节小鼠肠道菌群。论文以幼年小鼠和成年小鼠为对象，研究补充叶绿素对肥胖及其相关代谢指标的影响。研究发现适量补充叶绿素，可有效缓解体重、白色脂肪组织堆积、血清脂质参数、葡萄糖耐量、LPS及TNF-α水平等肥胖相关代谢指标，而上述有益作用可能与叶绿素调节肠道菌群有关，叶绿素通过增加Bacteroidales_S24-7以及Blautia的相对丰度，同时降低Lactococcus 和Lactobacillus的相对丰度发挥减肥的作用。研究结果表明幼年时期膳食营养干预建立“健康的肠道菌群”对成年时期肥胖的预防和控制具有重要的意义。研究从全新角度提出了膳食绿色蔬菜的营养意义，为髙脂膳食诱导的健康问题干预提供了新的思路，对于科学指导居民健康膳食具有重要意义。

DOI: 10.1002/mnfr.201801219

DOI：10.1016/j.jff.2019.103436

3

发现幼年时期补充葡萄多酚提取物可促进多酚吸收并调节肠道微生物群，同时增加关键肠道屏障基因的mRNA表达

2020年12月，中国农业大学食品科学与营养工程学院卢峰、张燕*（通讯作者）等在Food & Function（IF：5.396）发表了题为“Early-life supplementation of grape polyphenol extract promotes polyphenol absorption and modulates the intestinal microbiota in association with the increase in mRNA expression of the key intestinal barrier genes”的封面文章。

研究采用不同周龄（3周龄和6周龄）小鼠模型，分析补充葡萄多酚（GPs）对多酚吸收、肠道屏障和肠道菌群的影响。研究发现，与6周龄开始补充GPs的小鼠相比，在3周龄开始补充GPs的小鼠血浆中检测到更多种类的多酚代谢产物，并且3周龄小鼠小肠中多酚吸收相关基因的表达显著增强。同时，幼年时期补充多酚也提升了小鼠大肠和小肠屏障关键基因的表达水平。在3周龄小鼠中，多酚吸收相关基因的表达水平与小肠屏障关键基因的表达水平呈正相关。幼年时期补充葡萄多酚还能调节肠道菌群，增加有益菌Akkermansia 和 Lactobacillus的相对丰度，并提升大肠中乙酸和丁酸的含量。该研究首次报道了幼年时期补充葡萄多酚可促进多酚吸收、改善肠道屏障并调节肠道菌群，证明了幼年时期补充多酚对健康的重要性。

DOI: 10.1039/d0fo02231d

4

发现幼年时期多酚摄入促进阿克曼氏菌生长和宿主杯状细胞的增加与乳酸杆菌的潜在协同作用有关

2021年8月，中国农业大学食品科学与营养工程学院卢峰、张燕*（通讯作者）等在Food Research International（IF：6.475）发表了题为“Early-life polyphenol intake promotes Akkermansia growth and increase of host goblet cells in association with the potential synergistic effect of Lactobacillus”的研究论文。研究采用不同周龄（3周龄和6周龄）小鼠模型，分析幼年期补充葡萄多酚（GPs）调节宿主肠道功能和肠道菌群之间的联系。发现幼年期补充 GPs 可以促进结肠生长、上皮细胞发育、紧密连接蛋白表达、结肠粘液层的变厚以及粘蛋白（尤其是 Mucin 2）的表达，改善结肠肠道屏障。阐明幼年期补充多酚改善结肠肠道屏障的机制是：幼年期补充多酚可通过增加结肠中乳杆菌属（Lactobacillus）分泌的乳酸来调节 BMP、Notch 和 Wnt3 通路，进而促进 Klf4 和 Cdx2 的表达，并进一步促进杯状细胞增殖和其分泌Mucin 2，最终改善结肠肠道屏障。本研究首次发现在幼年期补充多酚促进宿主结肠屏障的改善和艾克曼菌属（Akkermansia）的生长与乳杆菌属（Lactobacillus）分泌的乳酸增加相关。首次提出了由幼年期补充 GPs 引起的潜在的链式效应：乳杆菌属（Lactobacillus）-宿主结肠屏障-艾克曼菌属（Akkermansia）链式效应。本研究为幼年期摄入多酚的健康益处提供了新的证据，表明幼年期富含多酚的营养规划对健康的重要性。提出幼儿辅食添加的新思路，为国民健康膳食提供新的解决方案。

DOI: 10.1016/J.FOODRES.2021.110648

二、果蔬加工中的颜色变化与保护策略

5

阐明叶绿素与蛋白质聚集时，植基疏水作用与镁离子配位诱导的静电吸引 “双效促稳”机制

2020年11月，中国农业大学食品科学与营养工程学院曹家蕊、张燕*（通讯作者）等在Food Hydrocolloids（IF：9.147）发表了题为“Hydrophobic interaction driving the binding of soybean protein isolate and chlorophyll: Improvements to the thermal stability of chlorophyll”的研究论文，提出疏水相互作用驱动大豆分离蛋白与叶绿素的结合提高叶绿素的热稳定性。论文研究了大豆分离蛋白对叶绿素热稳定性的影响以及大豆分离蛋白（SPI）和叶绿素相互作用机制。发现SPI对叶绿素的热稳定性具有保护作用，可显著提高热处理条件下叶绿素保留量。叶绿素和SPI的结合主要是通过疏水相互作用，这种结合使大豆分离蛋白发生静态荧光猝灭，形成了结合位点数接近于1的复合物。叶绿素结构中的Mg²⁺和植基对其和蛋白质的结合发挥了重要作用，使叶绿素更加稳定。同时，复合物的粒径和聚合性分散指数有着不同程度减小，表明这种相互作用使复合物中的部分水分子排出，使其结构更加紧凑和稳定，有利于缓解叶绿素降解。本研究为叶绿素稳定性的保护提供了一种新途径，拓宽了叶绿素的应用领域。

DOI：10.1016/j.foodhyd.2020.106465

6

发现NaCl与高压协同作用下“控水活-缩间距”环境最优化提高叶绿素稳定性

2021年7月，中国农业大学食品科学与营养工程学院李方巍、张燕*（通讯作者）等在Food Chemistry（IF：7.514）发表了题为“Aggregation induced by the synergy of sodium chloride and high-pressure improves chlorophyll stability”的研究论文，提出氯化钠和高压协同诱导的聚集提高了叶绿素的稳定性。论文应用量子化学计算和实验验证发现在热加工条件下，添加 NaCl不改变叶绿素的光谱特性和特征峰位置，但显著提高热加工条件下叶绿素的稳定性，表现为NaCl显著降低了叶绿素降解反应速率，提高了降解反应活化能。高压能够增强 NaCl对叶绿素的保护作用，NaCl 结合 400 MPa 的增强效果显著。研究提出添加 NaCl降低了样品的pH 值和水分活度 Aw，提高叶绿素的分解温度，是影响叶绿素稳定性的关键因素。通过量子计算，发现NaCl与高压协同作用下“控水活-缩间距”环境最优化，诱导聚集的护绿策略，叶绿素保留量提高率达100%，为蔬菜漂烫和调理工艺设计提供理论依据。

DOI：10.1016/j.foodchem.2021.130577

7

分析了高静压对菠菜叶绿素和叶绿素蛋白复合体的影响

2016年2月，中国农业大学食品科学与营养工程学院王蓉蓉、张燕*（通讯作者）等在European Food Research & Technology（IF：2.998）发表了题为“Effects of high hydrostatic pressure on chlorophylls and chlorophyll–protein complexes in spinach”的研究论文。叶绿素和叶绿素-蛋白质复合物决定菠菜的颜色，从而影响其感官品质。论文研究了高静压( HHP )对菠菜类囊体膜结构、叶绿素和可溶性蛋白含量、蛋白质多肽组分和脂肪酸组成、叶绿素吸收光谱、蛋白荧光光谱的影响，发现HHP处理能较好地保持类囊体膜垛叠结构，维持较高的垛叠基粒数量。对于类囊体膜组分而言，HHP处理的样品具有较高的叶绿素和可溶性蛋白含量，其蛋白质、多肽和脂肪酸的组成与未处理样品接近，在HHP处理后仍表现出较高的稳定性。此外，同热处理相比，HHP处理能更好地保持类囊体膜的功能特性，维持较好的捕光及激发光效率，保持色素蛋白复合物的功能性和稳定性。在HHP处理下，叶绿素和叶绿素-蛋白质复合物得到了有效维持，为绿色蔬菜的颜色调控提供了新的机会。

DOI 10.1007/s00217-016-2654-8

8

阐释高静压对菠菜叶绿素-蛋白复合物光系统Ⅱ稳定性的影响

2017年2月，中国农业大学食品科学与营养工程学院王蓉蓉、张燕*（通讯作者）等在International Journal of Food Properties（IF：2.727）发表了题为“Stability of chlorophyll-protein complex (photosystem Ⅱ) in processed spinach: Effect of high hydrostatic pressure”的研究论文。论文研究了高静压( HHP )对菠菜光系统Ⅱ( PS Ⅱ )组分和功能的影响。发现HHP处理样品的叶绿素和可溶性蛋白含量均高于热处理样品，其蛋白质多肽组分的降解被有效地抑制。与热处理相比，HHP处理能更好地保持PS Ⅱ叶绿素吸收光谱和荧光光谱的能力，保持较高的捕光和激发光效率。PS Ⅱ组分和功能的维持对叶绿素及叶绿素-蛋白复合物的稳定性具有积极的作用。

DOI：10.1080/10942912.2017.1293088

9

发明高压预处理技术，加快黑蒜加工过程中美拉德反应并提高产品质量

2020年2月，中国农业大学食品科学与营养工程学院李方巍、张燕*（通讯作者）等在Food Chemistry（IF：7.514）发表了题为“Acceleration of the Maillard reaction and achievement of product quality by high pressure pretreatment during black garlic processing”的研究论文。传统的黑蒜生产方法生产周期长、能耗高、生产成本高、产品质量参差不齐，不能满足黑蒜的工业化生产需要。研究采用超高压预处理黑蒜，提高了黑蒜加工效率，阐述了黑蒜品质形成中各组分含量的变化，探究了高压处理与美拉德反应速率之间的关系。在提高黑蒜加工效率的同时保证产品质量。提出黑蒜加工中颜色品质形成有三个阶段：在预处理阶段，高压破坏细胞结构，促进了酶反应；从0到3 d，在受损细胞中，45℃的环境温度加速了酶促反应进行；第3 d后，加热直接导致了黑蒜各组分含量的变化。研究指出高压预处理破坏了细胞内环境，在加工初期积累了大量还原糖，为美拉德反应做准备，直接导致了还原糖平衡点（RSBP）的提前。该研究为黑蒜的工业化高效低耗生产提供了一种新技术，将黑蒜的生产时间从24 d缩短到15 d。

DOI：10.1016/j.foodchem.2020.126517

10

阐明高密度二氧化碳处理“腊八蒜”的绿变动力学

2015年6月，中国农业大学食品科学与营养工程学院陶丹丹、张燕*（通讯作者）等在LWT-Food Science and Technology（IF：4.952）发表了题为“Kinetics of ‘Laba’ garlic greening and its physiochemical properties treated by Dense Phase Carbon Dioxide”的研究论文。中国传统食品“腊八蒜”因其特殊的颜色和风味很受消费者喜爱，然而“腊八蒜”的传统作坊式制作方式大大地限制了其工业化生产。本研究首次采用高密度二氧化碳（DPCD）技术处理和加工腊八蒜，分别对不同处理温度、处理压力和处理时间下“腊八蒜”的绿化率、理化性质和感官品质进行分析。发现DPCD处理对大蒜的绿化反应有显著的促进作用。DPCD处理后，腊八蒜的绿色形成符合零级动力学模型。综合比较DPCD加工的“腊八蒜”和传统方式加工的“腊八蒜”在理化性质和感官品质，发现DPCD处理后经过食醋后熟处理24小时的“腊八蒜”可显著提高消费者对其色泽、风味和口感的接受程度。本研究显著加快了“腊八蒜”的绿变过程，缩短了“腊八蒜”的加工周期，为 “腊八蒜”加工提供了一种高效低耗的加工方式。

DOI: 10.1016/j.lwt.2015.06.048

11

阐明高密度二氧化碳处理“腊八蒜”促进绿色生成的机制

2015年10月，中国农业大学食品科学与营养工程学院陶丹丹、张燕*（通讯作者）等在Journal of the Science of Food and Agriculture（IF：3.639）发表了题为“‘Laba’ garlic processed by Dense Phase CarbonDioxide: the relation between green colorgeneration and cellular structure, alliinconsumption and alliinase activity”的研究论文，阐明高密度二氧化碳处理“腊八蒜”中绿色生成与细胞结构、蒜氨酸消耗和蒜氨酸酶活性的关系。大蒜的绿变反应是“腊八蒜”获得其特征绿色品质的必要过程。本研究发现DPCD能显著加快大蒜的绿变反应，而大蒜绿色素的生成与蒜氨酸消耗量、蒜氨酸酶活性和大蒜细胞结构有一定的相关性。发现DPCD对大蒜细胞结构有显著影响，较高温度下DPCD处理后大蒜细胞结构发生更大程度的形变，色素沉积量也随着温度的增加而增加，大蒜的绿变速率与蒜氨酸的消耗量呈现相似的变化趋势。蒜氨酸酶的活性随着处理时间、处理压力和处理温度的增加而降低，在DPCD处理13MPa/55℃的条件下达到最低。大蒜绿色的生成是DPCD改变细胞结构、蒜氨酸消耗和蒜氨酸酶活性的综合结果，DPCD处理10MPa/55℃条件是腊八蒜绿化的最佳条件。

DOI 10.1002/jsfa.7463

张 燕

张 燕，博士，中国农业大学食品科学与营养工程学院教授。研究工作聚焦于“果蔬色彩科学”。主持国家自然基金、国家科技支撑计划、国家重点研发计划等课题20余项，在Molecular Nutrition and Food Research （封面文章），Food Chemistry，PNAS等高水平期刊上发表SCI/EI论文54篇，获授权专利8项，获教育部高等学校技术发明一等奖、山东省科技进步二等奖、中国轻工业联合会科学技术进步奖等省部级科技奖励8项。入选北京市科技新星、北京市优秀人才计划。

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