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新型功能性酒糟饲料生产工艺的研究

新型功能性酒糟饲料生产工艺的研究

作者：范恩帝天津科技大学

学位级别：硕士

白酒糟是白酒生产过程中的主要副产物,含有丰富的粗蛋白、粗脂肪、氨基酸等营养物质,广泛应用于生产饲料、有机肥、化工产品等。其中酒糟的饲料化研究有利于解决我国饲料蛋白资源匮乏的问题,从而实现白酒行业的绿色生产和资源的合理利... 详细信息

白酒糟是白酒生产过程中的主要副产物,含有丰富的粗蛋白、粗脂肪、氨基酸等营养物质,广泛应用于生产饲料、有机肥、化工产品等。其中酒糟的饲料化研究有利于解决我国饲料蛋白资源匮乏的问题,从而实现白酒行业的绿色生产和资源的合理利用。本课题利用优化后的蒸汽爆破条件预处理白酒糟,并通过实验确定的最佳菌株组合对其进行发酵,接着通过单因素实验结合正交实验和响应面实验对发酵条件进行优化,旨在利用微生物混菌发酵白酒糟生产富含功能物质的饲料。(1)以木质素、半纤维素、还原糖含量为检测指标,探究蒸汽爆破压强和蒸汽爆破时间对酒糟蒸汽爆破的影响,确定酒糟最佳蒸汽爆破预处理条件为:汽爆压强1.7 MP,汽爆时间15 min。(2)通过将三株乳酸菌分别与酿酒酵母、产朊假丝酵母、枯草芽孢杆菌、康宁木霉组合发酵酒糟,根据三组实验中发酵酒糟的短链有机酸含量和抑菌圈直径确定了饲用乳酸菌为植物乳杆菌;再将四株霉菌与固定菌株(酿酒酵母、产朊假丝酵母、植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌)随机组合进行发酵,比较不同菌株组合发酵酒糟产生各功能物质和降解粗纤维的情况,确定了最佳菌株组合为:酿酒酵母、产朊假丝酵母、植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌、康宁木霉、黑曲霉H7、黑曲霉H1496、嗜热毁丝霉。(3)通过单因素实验,优化最佳菌株组合发酵酒糟生产饲料的条件。最优条件为:麸皮添加量10%,装料量100 g,初始p H值4.67,发酵时间5 d,发酵温度30℃,接种量10%。基于单因素实验,设计正交实验和响应面实验分别对培养基条件和发酵条件继续进行优化,确定了最优条件为:麸皮添加量5%,装料量为80 g,初始p H值为3.70,发酵时间3.91 d,发酵温度32.35℃,接种量15%。(4)对最优条件下发酵生产的酒糟饲料进行综合评价,从气味、质地、色泽三方面对工艺优化后的酒糟发酵饲料进行感官评价,经过综合评分,优化条件下生产的酒糟饲料最终得分17分,为优良(1级)发酵饲料;该条件下酒糟饲料中粗蛋白含量为36.51%,粗纤维含量为11.29%,烟酸含量为2.04 mg/g酒糟,乙偶姻含量为29.25 mg/g酒糟,同时其体外瘤胃消化率和肠道消化率均优于未发酵酒糟和优化前酒糟饲料,其中体外瘤胃粗蛋白消化率为38.57%,体外瘤胃干物质消化率为32.51%,体外肠道粗蛋白消化率为13.24%,体外肠道干物质消化率为15.80%;另外优化后的酒糟饲料提取液对致病指示菌(大肠杆菌)的抑制效果远优于未发酵酒糟提取液。

关键词：白酒糟蒸汽爆破混菌发酵工艺优化

酱香型白酒4轮次堆积发酵理化因子、风味物质与微生物群落相关性分析

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食品科学 2023年第2期44卷 240-247页

作者：吴成程平言谢丹黄魏范恩帝陆伦维胡峰贵州习酒股份有限公司贵州习水564622

基于传统可培养方法和高通量测序技术分析酱香型白酒4轮次堆积发酵过程微生物群落组成及动态变化,采用气相色谱法解析酒醅中风味物质结构,并分析理化指标、风味物质和微生物群落间的相关性。结果表明,4轮次堆积发酵过程优势细菌主要为Ba... 详细信息

基于传统可培养方法和高通量测序技术分析酱香型白酒4轮次堆积发酵过程微生物群落组成及动态变化,采用气相色谱法解析酒醅中风味物质结构,并分析理化指标、风味物质和微生物群落间的相关性。结果表明,4轮次堆积发酵过程优势细菌主要为Bacillus amyloliquefaciens、***、uncultured Kroppenstedtia sp.、***、Sphingobium yanoikuyae和Lactobacillus sp.,优势真菌主要为Pichia kudriavzevii、Kazachstania humilis、Thermomyces languginosus、Byssochlamys spectabilis、Zygosaccharomyces parabilii和Aspergillus sp.。微生物群落与理化指标、风味物质形成存在复杂的作用关系:水分含量与***等酵母菌呈正相关,与***、***、***等丝状真菌呈负相关;淀粉和还原糖含量与Bacillus sp.呈正相关,与***呈负相关。同时,酵母菌主要与醇类物质如丙醇、异丁醇、异戊醇、β-苯乙醇等呈显著正相关(P<0.01),而丝状真菌和细菌主要与酸类和酯类物质如乙酸、丙酸、异丁酸、乳酸乙酯、油酸乙酯、己酸丁酯等呈显著正相关(P<0.01)。本研究揭示了酱香型白酒4轮次堆积发酵过程理化因子、风味物质与微生物群落间的相互关系,为进一步阐明酱香型白酒堆积发酵机理提供了理论参考。

关键词：酱香型白酒高通量测序堆积发酵微生物群落风味物质相关性

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中国白酒中微量成分研究进展

食品科学 2020年第11期41卷 267-276页

作者：郭学武范恩帝马冰涛李泽霞张煜行张志民陈叶福肖冬光工业发酵微生物教育部重点实验室天津市工业微生物重点实验室天津科技大学生物工程学院天津300457 河北衡水老白干酿酒(集团)有限公司河北衡水053000 中国轻工业浓香型白酒固态发酵重点实验室四川宜宾644000

中国白酒是中华民族的特色与传统,其品种繁多、风格各异,深入挖掘并阐明各种白酒品质与风格的差异是白酒现代化研究的重要内容之一。白酒的品质与风格主要由白酒中的微量成分决定,其在白酒中非常丰富,包括有机酸、酯类、醇类、醛类、吡... 详细信息

中国白酒是中华民族的特色与传统,其品种繁多、风格各异,深入挖掘并阐明各种白酒品质与风格的差异是白酒现代化研究的重要内容之一。白酒的品质与风格主要由白酒中的微量成分决定,其在白酒中非常丰富,包括有机酸、酯类、醇类、醛类、吡嗪、萜烯、核苷、脂肽等多种物质,其中不乏对白酒风味和人体健康有益的成分,但同时也需要正视白酒中有益生物活性成分含量低和有害物质存在等问题。可以通过利用功能微生物和强化大曲等多种方法针对性提高白酒中有益微量成分含量,提升白酒品质。本文对中国白酒中微量成分进行了综述,介绍了中国白酒中主要微量成分物质及其相关研究进展,并对白酒微量成分的研究进行了展望,旨在为白酒微量成分的研究提供参考。

关键词：白酒微量成分吡嗪萜烯功能微生物强化大曲

老白干香型白酒酿造微生物菌群及其与微量成分的关系

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食品科学技术学报 2020年第2期38卷 20-33,40页

作者：马冰涛范恩帝李泽霞张煜行张志民陈叶福肖冬光郭学武天津科技大学生物工程学院/工业发酵微生物教育部重点实验室/天津市工业微生物重点实验室天津300457 河北衡水老白干酿酒(集团)有限公司河北衡水053000

利用高通量测序技术对老白干香型白酒酿造过程中的微生物进行测序,并对得到的有效数据进行α、β多样性分析,得到310个细菌属和59个真菌属,其中优势细菌属为Lactobacillus、Pediococcus和Weissella,优势真菌属为Saccharomycopsis、Issat... 详细信息

利用高通量测序技术对老白干香型白酒酿造过程中的微生物进行测序,并对得到的有效数据进行α、β多样性分析,得到310个细菌属和59个真菌属,其中优势细菌属为Lactobacillus、Pediococcus和Weissella,优势真菌属为Saccharomycopsis、Issatchenkia、Rhizopus、Trichosporon、Candida和Aspergillus。采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术检测并定量酒醅中的微量成分,对检测到的微量成分进行热图绘制。结果表明:0~3 d是微量成分种类增加的一个小高峰;3~14 d微量成分种类变化较小,大部分微量成分含量增加;14~21 d大量酯类物质合成;21~30 d微量成分增速逐渐减小。通过计算微生物与微量成分之间和微生物与微生物之间的Spearman相关系数,分析得到对微量成分具有一定贡献老白干酒酿造核心微生物群为:Lactobacillus、Bacillus、Fusarium、Staphylococcus和Thelebolus。

关键词：老白干香型酒醅微生物多样性微量成分相关性

酱香大曲微生物数量和细菌多样性在不同制曲条件下的差异

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现代食品科技 2023年第5期39卷 62-71页

作者：范恩帝吴成李岭卓谢丹黄魏张健尤小龙程平言胡峰贵州茅台酒厂(集团)习酒有限责任公司贵州习水564622

基于微生物培养技术和高通量测序技术研究了制曲原料和制曲方式对酱香大曲微生物数量、细菌群落结构及其功能基因的影响。研究结果表明:制曲原料相较于制曲方式对微生物数量的影响更大,有机小麦和人工踩曲均有利于细菌和霉菌的生长繁殖... 详细信息

基于微生物培养技术和高通量测序技术研究了制曲原料和制曲方式对酱香大曲微生物数量、细菌群落结构及其功能基因的影响。研究结果表明:制曲原料相较于制曲方式对微生物数量的影响更大,有机小麦和人工踩曲均有利于细菌和霉菌的生长繁殖;实验选取的酱香大曲优势细菌门包括厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、norank_Bacteria,优势细菌属包括Kroppenstedtia、芽孢杆菌属(Bacillus)、不动杆菌属(Acinetobacter)、支芽孢杆菌属(Virgibacillus)和高温放线菌属(Thermoactinomyces)等16个属;在细菌群落调节机制和中心(Hub)微生物方面,不同制曲条件下生产的酱香大曲有所差异;就细菌群落多样性和丰度而言,机械有机大曲和人工普通大曲略优于机械普通大曲,但机械普通大曲与机械有机大曲较为相似,与人工普通大曲极为相似;PICRUSt功能基因预测结果表明,机械曲和人工曲、普通小麦曲和有机小麦曲在细菌群落功能基因上均存在不同程度的相似性,但机械曲与人工曲之间更为接近。该研究对比了不同制曲原料和制曲方式条件下酱香大曲的微生物数量、细菌群落结构和细菌功能基因,对于改善提高贵州酱香型白酒品质具有一定的指导意义。

关键词：制曲原料制曲方式酱香大曲微生物数量细菌多样性功能基因

混菌发酵白酒糟生产含功能成分饲料发酵条件的优化

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生物技术通报 2021年第12期37卷 91-103页

作者：范恩帝蒋梦迎冯敏雪陈叶福肖冬光郭学武工业发酵微生物教育部重点实验室天津市工业微生物重点实验室天津科技大学生物工程学院天津300457 中国轻工业浓香型白酒固态发酵重点实验室宜宾644000

以蒸汽爆破预处理酒糟为主要原料,前期筛选菌株作为发酵菌种,以期优化发酵条件并生产富含功能成分酒糟饲料。将粗蛋白含量和烟酸含量作为主要指标,粗纤维含量和乙偶姻含量作为次要指标,通过单因素试验与正交试验结合探究麸皮添加量、装... 详细信息

以蒸汽爆破预处理酒糟为主要原料,前期筛选菌株作为发酵菌种,以期优化发酵条件并生产富含功能成分酒糟饲料。将粗蛋白含量和烟酸含量作为主要指标,粗纤维含量和乙偶姻含量作为次要指标,通过单因素试验与正交试验结合探究麸皮添加量、装料量、初始pH、发酵时间、发酵温度及接种量对混菌固态发酵白酒糟的影响,进而优化酒糟发酵条件。结果表明酒糟发酵最佳工艺条件为:基料中麸皮添加量5%、装料量80 g、初始pH 3.70、发酵时间5 d、发酵温度30℃、接种量10%。与优化前相比,粗蛋白含量提高了1.56%(35.21%),粗纤维含量降低了33.11%(12.73%),烟酸含量增长率达到290.32%(1.21 mg/g酒糟),乙偶姻含量保持基本不变(37.30 mg/g酒糟)。

关键词：混菌发酵白酒糟饲料功能成分优化

基于UPLC-HRMS-QAMS法结合质量控制图在高温大曲生产过程品控分析中的应用

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食品与发酵工业 2023年

作者：杨军林田栋伟王佳赵雯宇黄河鸥范恩帝朱安然尤小龙吴成胡建锋汪地强贵州习酒股份有限公司

为了更好地监控不同生产环节下高温大曲的品质，对参与高温大曲发酵过程中重要风味成分前体氨基酸含量进行全面、准确的控制。该文通过收集制曲车间不同生产环节下高温大曲样品，采用超高效液相色谱-质谱-一测多评(ultra-high-performan... 详细信息

为了更好地监控不同生产环节下高温大曲的品质，对参与高温大曲发酵过程中重要风味成分前体氨基酸含量进行全面、准确的控制。该文通过收集制曲车间不同生产环节下高温大曲样品，采用超高效液相色谱-质谱-一测多评(ultra-high-performance liquid chromatography high-resolution mass spectrometry-quantitative analysis of multi-components by single-marker， UPLC-HRMS-QAMS)法测定9种重要风味成分前体氨基酸含量，同时，基于Minitab软件利用休哈特控制图中单值-移动极差控制图建立不同生产环节下高温大曲品质监测的质量控制图。结果表明，UPLC-HRMS-QAMS法具有线性关系良好(R2＞0.997 0)，待测氨基酸检出限、定量限低，可满足快速、准确定性定量分析高温大曲中多种重要风味成分前体氨基酸含量的目的，基于此，结合质量控制图可建立监测高温大曲生产过程中品质变化的单值-移动极差控制图，这为不同生产批次下高温大曲的品质监测提供了新思路，有助于提升高温大曲的质量控制水平，进而为制曲车间生产工艺提供技术参考，为实现企业优质优产提供数据支撑及技术保障。

关键词：高温大曲质量控制图生产过程品控分析氨基酸

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中国固态发酵白酒中功能细菌研究进展

食品与发酵工业 2020年第1期46卷 280-286页

作者：郭学武范恩帝马冰涛李泽霞张煜行张志民陈叶福肖冬光河北衡水老白干酿酒(集团)有限公司河北衡水053000 工业微生物教育部重点实验室天津市工业微生物重点实验室天津科技大学生物工程学院天津300457 中国轻工业浓香型白酒固态发酵重点实验室四川宜宾644007

细菌是白酒酿造3大类微生物之一,其在白酒生产中有着重要的作用,如:芽孢杆菌、乳酸菌、放线菌和梭菌等,它们能产生酯类、有机酸、吡嗪、萜烯等微量成分,从而影响白酒的风味与品质。基于细菌在白酒中的重要功能以及微生物分离培养技术和... 详细信息

细菌是白酒酿造3大类微生物之一,其在白酒生产中有着重要的作用,如:芽孢杆菌、乳酸菌、放线菌和梭菌等,它们能产生酯类、有机酸、吡嗪、萜烯等微量成分,从而影响白酒的风味与品质。基于细菌在白酒中的重要功能以及微生物分离培养技术和分析检测技术的进步,近年来相关研究越来越深入。该文综述了近年来白酒功能细菌的研究进展,介绍了酿酒各个环节中主要功能细菌及其在白酒中的作用,旨在为白酒功能细菌的研究提供参考。

关键词：固态发酵白酒生产功能细菌

蒸汽爆破结合多种微生物改善酒糟饲料品质的研究

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农业生物技术学报 2022年第1期30卷 194-206页

作者：范恩帝冯敏雪李晨瑶吴德光陈叶福肖冬光郭学武天津科技大学生物工程学院/工业发酵微生物教育部重点实验室/天津市工业微生物重点实验室茅台学院酿酒工程系中国轻工业浓香型白酒固态发酵重点实验室

白酒生产过程伴随着数量庞大且营养丰富的酒糟产生,在其饲料化过程中过高含量的木质纤维不利于微生物利用,同时会影响动物消化,并且酒糟发酵饲料多为功能单一的蛋白饲料,因此开发富含功能性成分的酒糟饲料具有重要的研究意义。本研究通... 详细信息

白酒生产过程伴随着数量庞大且营养丰富的酒糟产生,在其饲料化过程中过高含量的木质纤维不利于微生物利用,同时会影响动物消化,并且酒糟发酵饲料多为功能单一的蛋白饲料,因此开发富含功能性成分的酒糟饲料具有重要的研究意义。本研究通过蒸汽爆破预处理白酒酒糟,并结合包括酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、产朊假丝酵母(Candida utilis)、枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、德氏乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii)、乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)、康宁木霉(Trichoderma koningii)、黑曲霉(Aspergillus niger)、嗜热毁丝霉(Myceliophthora thermophila)在内的微生物对酒糟进行发酵。结果表明蒸汽爆破预处理对白酒酒糟中的半纤维素和木质素均有降解作用,有益于酒糟的再利用,并且确定了最佳蒸汽爆破处理条件为1.7 MPa压强下处理15 min,木质素含量降低了14.65%,半纤维素含量降低了51.72%,还原糖含量增长为原酒糟的9.66倍。同时以粗蛋白、粗纤维、烟酸、乙偶姻和有机酸为指标筛选确定了酿酒酵母、产朊假丝酵母、植物乳杆菌、枯草芽胞杆菌、康宁木霉、黑曲霉H7、黑曲霉H1496和嗜热毁丝霉为酒糟饲料生产菌株最佳组合,与汽爆处理酒糟相比,最佳菌株组合发酵酒糟粗蛋白含量提高了22.55%,粗纤维含量下降了17.85%,乙偶姻含量提高了76.38%,烟酸含量达到了0.31 mg/g干酒糟,且含有适量短链有机酸,并具有怡人的酸香。本研究对于酒糟饲料的研发和生产具有一定的参考价值和指导意义。

关键词：酒糟蒸汽爆破混菌发酵酒糟饲料