近年来依托单位和共建单位取得的主要创新成果
1. 非编码RNA介导的食物功能成分健康调节作用
非编码RNA在生命调控过程中扮演着重要角色,针对非编码RNA介导食物营养因子的健康效应方面进行了系统研究。中心依托单位山东农业大学以miRNA作为膳食食物营养因子改善氧化应激、代谢性综合征等疾病等治疗靶标为突破口,探讨了多种食物营养因子调控的miRNA及其表观遗传的干预机制,为深入揭示非编码RNA在食物营养因子调节健康功效的作用机制方面提供了新思路(图2)。研究成果在Journal of Advanced Research,Free Radical Biology and Medicine,Food Chemistry等高水平期刊上发表论文120余篇,授权发明专利8项,获得中国商业联合会科学技术奖特等奖等奖励5项。

图2 miRNA在膳食多酚调控健康功效的应用
2. 纳米技术在膳食营养素和食品风险因子中的应用
食品的质量与安全关系人类的身体健康。针对食品中常见的化学危害物研发了一批具有自主知识产权的快速检测技术和标准分析方法。制备出高效吸附剂,研发了新型样品前处理技术,建立了灵敏和标准的分析方法,研制了实用检测标准物质,为食品中农兽药残留等危害物的精准检测提供了重要技术支撑。研制出性能优良的亲水性仿生抗体,研发了高灵敏的仿生免疫分析新方法,提出了仿生免疫分析理论,为仿生免疫分析方法学的发展提供了重要技术与理论支撑。制备出高性能信号增敏材料,构建了可用于农产品及食品中化学危害物高灵敏快速筛查的新型传感检测方法。以天然酶、碳点、量子点作为信号标记物,研发了两种快速检测方法和纸条产品,为化学危害物分析提供了重要技术手段。项目推广应用后2022-2023年累计新增销售额22591.2万元,新增利润(包括降低成本)3013.9万元,新增税收806.8万元,创造了显著的经济效益(图3)。

图3纳米技术在食物营养因子和食品风险因子中的应用
3. 红枣固态发酵黑化理论体系及产业化
红枣原产于中国,迄今已有4000多年的历史,药食同源,是我国第一大干果。因此是部分地区农民增收和乡村振兴的支柱产业。针对红枣精深加工技术研究相对滞后及新产品开发少等瓶颈问题,中心依托单位山东农业大学以乐陵金丝小枣创新利用为突破口,创建了红枣固态发酵黑化加工理论体系及固-液分步绿色精准生物发酵新产品智能制造技术体系,自主开发出黑化枣酒、黑枣枣醋、红枣类黑精等新产品,填补国内外空白。近三年来,该成果累计在山东、陕西、山西及新疆等地转化产能达到5万吨,新增经济效益20亿元以上(图4)。

图4 红枣固态发酵黑化理论体系及产业化
4. 营养彩色小麦精深加工与产业化推广
天然彩色小麦是富含花青素的功能性小麦,我国彩麦种植面积已达几十万亩,但彩麦精深加工技术严重缺乏,中心依托单位山东农业大学以彩麦全麦粉和麸皮开发为突破口,创建了彩麦全麦粉和麸皮精深加工加工技术体系,获得了彩麦麸皮多种功能成分联合提取技术及其系列全麦粉新产品加工技术。近三年来,该成果在山东、宁夏等进行转化推广,带动彩麦种植面积增加3万亩(图5)。

图5 营养彩色小麦精深加工技术体系推广
5. 生姜精深加工技术体系与产业化推广
生姜是我国主要出口创汇蔬菜之一,栽培面积、总产量及出口量都占世界第一,成为我国具有竞争力的特色蔬菜产业及农民增收和乡村振兴的支柱产业。但是我国生姜加工却极其落后,成为完善生姜农业“新六产”发展利益联结机制的关键问题。中心依托单位山东农业大学以生姜功能成分挖掘和创新利用为突破口,创建了生姜精深加工加工技术体系,获得了生姜中多种功能成分联合提取及其新产品加工技术。近三年来,该成果在山东潍坊、莱芜等进行转化推广(图6)。

图6 生姜精深加工技术体系与产业化推广
6. 山东特色葱姜蒜调味蔬菜精深加工技术体系推广
围绕山东特色葱姜蒜等调味蔬菜加工,突破了调味蔬菜提质增效加工及副产物高值利用的“卡脖子”关键核心技术,实现了调味蔬菜脱水节能20%以上;构建了功能差异化、精准化的健康调味品研发及功能评价技术与黑蒜品质提升及高值化利用技术体系,实现了调味蔬菜加工的产业链延伸和附加值增加。承担国家级及省部级项目60余项,发表SCI等论文100余篇,授权国家发明专利30项,制定国家标准《黑蒜质量通则》1项,累计新增经济效益12亿元(图7)。

图7 山东特色葱姜蒜调味蔬菜精深加工技术体系推广
7. 中性粒细胞及其形成与靶向递送技术研究
团队带头人薛敬伟主任围绕中性粒细胞及其形成NETs进行相关研究,并以第一作者在Nature Nanotechnology上进行成果发表,影响因子为38.3。该项成果利用肿瘤切除手术激发中性粒细胞趋化的特征,将化疗药紫杉醇通过寡肽阳离子脂质体载入自体中性粒细胞。所构建中性粒细胞药物递送系统能够感应术后炎症介质刺激,将药物递送到术后肿瘤残留区域,进而在术后炎症活化下,以形成NETs的方式将所荷载紫杉醇快速、彻底的释放到术后肿瘤残留区域,从而能有效清除术后残留肿瘤小岛。该项研究采用自体中性粒细胞作为药物载体的策略,突破了常规纳米靶向药物递送系统基于受体-配体相互作用的传统肿瘤靶向机制,可有效抑制脑胶质瘤术后复发。
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图8中性粒细胞及其形成与靶向递送技术研究
8. 藤黄酸等天然产物的靶向递送技术研究
藤黄酸一直是薛敬伟团队重点研究的中药活性成分,团队长期以来致力于藤黄酸抗肿瘤新机制的挖掘,并通过药物递送策略改善其成药性或拓展新应用。目前团队基于藤黄酸对MMP-9表达抑制作用以及MMP-9对TGF-β激活作用,提出藤黄酸能阻断MMP-9所介导TGF-β的激活进而抑制肿瘤转移侵袭,并在这项研究中对藤黄酸全方位阻断TGF-β/MMP-9正反馈环路进行了系统梳理。此外,基于药物递送策略,团队围绕藤黄酸成药性的改善或新应用的拓展开展了大量研究工作,并对其他中药活性成分成药性改善以及拓展诊疗一体等新应用进行广泛探索。目前,团队已经在Biomaterials、ACS Nano、Analytical Chemistry等杂志发表高水平文章多篇。

图9 天然产物靶向递送相关研究