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高盐稀态酱油发酵工艺生产的酱油滋味鲜美,酱香、醇香、酯香浓郁,营养丰富,富含多种必需的氨基酸,越来越受到人们的喜爱。但受工艺限制,如高盐浓度导致的高渗环境,对酱醪发酵过程微生物及酶活性造成负面影响,因而其发酵周期较长,原料转化率偏低,生产成本偏高。酱醪发酵过程的高盐胁迫等高渗环境对微生物或酶的抑制作用是造成上述结果的主要原因之一。 本研究内容包括:高渗透压环境下相容性溶质(compatible solutes)对不同产香微生物耐盐能力及生长代谢特性的影响;并验证了相容性溶质对酱醪成曲中中性蛋白酶的保护作用;研究了产香微生物(鲁氏结合酵母与植物乳杆菌)通过海藻酸钙法共固定后对酱醪发酵过程中各理化指标、蛋白质转化率及发酵周期的影响;以甘氨酸甜菜碱添加量、菌液稀释比及初始盐水pH值为影响因素,优化共固定化凝胶颗粒发酵条件进行了;研究了甘氨酸甜菜碱与植物乳杆菌共固定对高盐稀态酱醪发酵工艺的影响。 本研究结果如下: (1)研究了相容性溶质对高渗环境下不同产香微生物的耐盐能力及其生长代谢特性的影响。结果显示:a).在添加不同浓度NaCl的MRS培养基中,添加200mg/L甘氨酸甜菜碱(Glycine betaine)能有效缓解高渗透压对Lactobacillus plantarum(编号:YSQ18)的胁迫作用,其耐受盐浓度达1.9M/L;添加50mg/L甘氨酸甜菜碱既能有效缩短Lactobacillus plantarum(YSQ18)的生长延滞期至少4h,且随着甘氨酸甜菜碱添加量的增加,其保护效果更佳。b).在添加不同盐浓度的YPD培养基中,添加2ml/L甘油后,Zygosaccharomyces rouxii(编号:Y5)的耐盐能力有了明显改善,且随着甘油添加量的增加而提高;添加6ml/L甘油能有效缩短Zygosaccharomyces rouxii的生长延滞期达6h,且其生长量亦有明显增加。以上结果说明,甘氨酸甜菜碱等相容性溶质能有效改善乳酸菌和酵母对高盐胁迫的耐受性能,提高其代谢活性。 (2)鲁氏结合酵母与植物乳杆菌共固定发酵结果表明:与空白对照组相比,发酵过程中试验组氨基酸态氮含量与总酸含量均略高;头油中蛋白质转化率亦得到相应提高,共固定组较游离组和空白对照组分别提高2.3%(P<0.05)和3.6%(P<0.05);另外,共固定化技术对酱醪发酵过程中的风味物质含量亦有所改善。与空白对照组相比,共固定组与游离组头油中乙醇含量分别提高24.0%(P<0.05)和17.3%(P<0.05);乙酸含量分别提高10.5%(P<0.05)和5.3%(P<0.05),且与游离组相比,共固定化试验组头油中乙酸含量提高达5.0%(P<0.05);乙酸乙酯含量分别提高60.0%(P<0.05)和40.0%(P<0.05),且与游离试验组相比,共固定试验组头油乙酸乙酯含量提高14.3%(P<0.05)。以上结果表明,共固定化产香微生物能有效提高酱醪发酵过程微生物活性,改善发酵效率。 (3)结合相容性溶质调渗机制与共固定化技术的优点,将甘氨酸甜菜碱与植物乳杆菌共包埋后应用于高盐稀态酱醪发酵。共包埋颗粒发酵条件正交设计结果为:甘氨酸甜菜碱0.20%,菌液稀释比1:150,初始盐水pH值为7.5时,发酵头油蛋白质转化率将最高。添加0.20%甘氨酸甜菜碱与植物乳杆菌(108cfu/100g酱醪)共包埋后应用于传统高盐稀态酱醪发酵,试验组发酵过程中各品质指标、风味物质含量均显著提高,酿造周期缩短幅度可达15~30d;蛋白质转化率较传统发酵亦提高近6.7%。以上结果说明:共包埋相容性溶质与产香微生物能有效改善酱醪发酵工艺,调节渗透压胁迫,显著提高了蛋白质转化率和缩短酿造时间。