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天津地区酱香白酒生产中产吡嗪芽孢杆菌的应用

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微生物学通报 2024年

作者：吴雨甍孙羊羊李继齐李昂李梦杨文丽卫春会张欢杜丽平天津科技大学工业发酵微生物教育部重点实验室天津芦台春酿造有限公司四川轻化工大学酿酒生物技术及应用四川省重点实验室

【背景】吡嗪类化合物与酱香型白酒的酱香风味关系密切。【目的】筛选出高产吡嗪类化合物芽孢杆菌应用于白酒生产中，为提升酱香型白酒品质提供依据。【方法】从50株来源于酱香型白酒酿造过程中的芽孢杆菌中经初筛、复筛筛选出1株高产... 详细信息

【背景】吡嗪类化合物与酱香型白酒的酱香风味关系密切。【目的】筛选出高产吡嗪类化合物芽孢杆菌应用于白酒生产中，为提升酱香型白酒品质提供依据。【方法】从50株来源于酱香型白酒酿造过程中的芽孢杆菌中经初筛、复筛筛选出1株高产吡嗪类化合物的芽孢杆菌J1，利用16S rRNA基因对其进行分子生物学鉴定，通过单因素和正交试验对菌株产吡嗪条件进行优化，通过模拟发酵和原位发酵验证其发酵效果。【结果】菌株J1为解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens），接种菌液浓度为107CFU/mL，酿酒酵母与J1接种比例为1:100，J1接种时间为接种酿酒酵母后2 d，升温至50 ℃为最优发酵条件，其吡嗪含量可达322.48 mg/L。模拟实验表明该菌株所产吡嗪种类丰富。原位发酵所得白酒中吡嗪类化合物含量为480.87 mg/L，约是对照组的10倍。【结论】本研究可为提升酱香型白酒品质提供依据。

关键词：酱香型白酒吡嗪类化合物芽孢杆菌原位发酵

肠膜明串珠菌发酵高产大分子量葡聚糖面团对面包品质的影响

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肠膜明串珠菌发酵高产大分子量葡聚糖面团对面包品质的影响

作者：毕晴江南大学

学位级别：硕士

乳酸菌是面团发酵技术常用菌株,部分发酵面团乳酸菌产生的胞外多糖以改善面包品质。作为一种天然的亲水胶体,有研究发现大分子量(Mw>7.6×10)的葡聚糖胞外多糖可以提高面包比容,延长货架期,但是前期研究仅局限于纯化后的大分子量葡聚糖... 详细信息

乳酸菌是面团发酵技术常用菌株,部分发酵面团乳酸菌产生的胞外多糖以改善面包品质。作为一种天然的亲水胶体,有研究发现大分子量(Mw>7.6×10)的葡聚糖胞外多糖可以提高面包比容,延长货架期,但是前期研究仅局限于纯化后的大分子量葡聚糖对面包的影响,对于面团中原位发酵积累大分子量胞外多糖对面包品质的改善原因缺少系统性研究。本课题选用葡聚糖生产菌株Leuconostoc mesenteroides ATCC 8293发酵获得高产大分子量葡聚糖面团(EPSD),并对其发酵条件及在面包中的添加量进行优化,其次从面包制作全过程包括发酵面团、搅拌、醒发、焙烤的角度,分析大分子量葡聚糖对小麦淀粉和面筋蛋白的特性影响,以阐明原位发酵大分子量葡聚糖面团对面包品质的改善原因。主要研究内容和结论如下:1.优化了原位发酵EPSD的发酵条件,通过单因素和响应面试验分析得到最佳发酵条件为:发酵时间24 h、发酵温度20℃和15%蔗糖添加量,面团中原位富集大分子量葡聚糖含量达到15.16±0.56 g/kg。在此发酵条件下,菌株的生长水平与优化前相比有所提高,达到2×10 CFU/g,p H可下降至3.8～3.7,说明*** ATCC 8293在低温条件下有利于有机酸的形成。2.探究了EPSD添加量对面包基本性质,如比容、烘焙损失、水分含量、质构、色泽和内部纹理的影响。实验结果表明:当EPSD添加量为25%时面包(EPSB)品质最佳,与对照组相比,新鲜面包比容从4.82 cm/g增加到5.15 cm/g,烘焙损失从11.84%降低至11.16%,面包水分含量从43.07%上升至44.03%,面包芯硬度从311.33 g降低至100.33 g。在面包质构上,气孔均面积从0.24 mm增加至0.28 mm,孔隙率从18.28%降低至16.92%,质地蓬松。在面包色泽变化上,面包皮的亮度L*从60.86降低至57.28,色度a*和b*分别增加了14.26%和7.47%;面包芯的L*值从62.7降低至59.53,b*减少了7.07%,但在可接受范围内。储藏7天时,面包芯硬度从731.14 g降低至437.95 g,恢复度从15.36%上升至18.25%;回生热焓值从3.51 J/g下降至2.82 J/g,相对结晶度从14.02%下降至12.04%。EPSD的添加提高了面包的比容,减少了烘焙损失,抑制了水分迁移,保持疏松柔软的质构,并且在储藏过程中能长期维持面包柔软和弹性,有较好的面包老化延缓作用。3.采用差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)和快速粘度仪(RVA)对面包中淀粉回生程度、支链淀粉结晶度、糊化特性进行测定,探索了EPSD改善面包品质与小麦淀粉特性变化的规律。实验结果表明:与三种对照面包相比,储藏7天后EPSD面包的回生热焓值从3.36 J/g降低至2.89 J/g,最大程度降低了16.3%,相对结晶度从15.20%降低至13.53%。另外,EPSD的添加在各阶段对糊化温度均无显著性影响。面团发酵后,其峰值粘度、崩解值和回生值从562 c P、229 c P、395 c P降低至345 c P、140 c P和249 c P,搅拌后,发酵面团峰值粘度、崩解值和回生值从772 c P、303 c P、501c P下降至681 c P、272 c P和465 c P。在弱酸以及酸性条件下大分子量葡聚糖保证了淀粉颗粒的完整性,减少了淀粉颗粒的有序化排列,进而干扰直链淀粉间的相互作用,抑制了直链淀粉短期回生程度。4.利用高效液相分子排阻色谱(SE-HPLC)、十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)、分光光度法、傅里叶红外光谱(FTIR)方法分析了蛋白质分子量分布、蛋白聚合程度、游离巯基含量和二级结构组成,揭示了EPSD对于面包品质改善与面团中蛋白特性变化的关系。实验结果表明:与三种对照面包相比,在发酵面团发酵阶段,EPSD中SDS-DTT可溶性蛋白(Mw≈16 k Da～92 k Da)含量最高,大分子谷蛋白聚集体(GMP)含量显著增加至62.25%,相比最大程度增加了19.14%,SDS可溶性的高分子量(HMW)蛋白以及低分子量(LMW)蛋白含量显著降低至9.3%、28.45%,相比最大程度减少了4.03%、15.11%,酸性条件下有利于大分子量葡聚糖对面筋蛋白的聚合作用。在面团醒发阶段,EPSB中GMP含量显著减少至45.94%,相比最大减少了8.67%;LMW蛋白显著增加至43.19%,相比最大增加了7.7%,另外,反向平行β-折叠含量显著增加,说明弱酸性条件下,大分子量葡聚糖的存在促进了GMP的解聚作用,增强了面团的延展性。

关键词：大分子量葡聚糖面筋蛋白小麦淀粉面包品质原位发酵

离子液体/生物催化转化植物纤维过程及机理研究

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离子液体/生物催化转化植物纤维过程及机理研究

作者：冯圆圆江苏科技大学

学位级别：硕士

离子液体作为绿色溶剂，在纤维素材料制备生物能源中具有较好的应用潜力。但是，离子液体处理纤维素过程中存在纤维素重结晶、酶催化活性不强、离子液体回收困难等问题，导致离子液体参与的纤维素生物化工过程效率不高。本文针对以上问... 详细信息

离子液体作为绿色溶剂，在纤维素材料制备生物能源中具有较好的应用潜力。但是，离子液体处理纤维素过程中存在纤维素重结晶、酶催化活性不强、离子液体回收困难等问题，导致离子液体参与的纤维素生物化工过程效率不高。本文针对以上问题对离子液体/酶催化转化，微生物催化转化纤维素制备生物能源的过程及其机理进行了研究。采用一步法合成了离子液体[EMIM][HSO4]、[EMIM][DMP]及[EMIM]Cl，并将其混合使用处理纤维素。发现混合离子液体体系粘度变小。核磁及电镜显示，经混合离子液体处理后的秸秆的结晶度降低，且纤维素骨架被破坏。利用[MEIM][DMP]/PEG4000体系处理纤维素。结果显示[MEIM][DMP]/PEG4000处理得到的再生纤维素酶解48h时还原糖产率比单独[MEIM][DMP]处理的产糖率高6.5%。FTIR及XRD分析表明PEG4000的加入可以降低纤维素的结晶度。对反胶束体系中纤维素酶等多酶降解桑皮粉进行研究。获得反应的最佳条件为：温度50℃， pH=8，含水量ωo=25。在反胶束体系中，双酶催化性能高于单酶，转化率最高达到72.02%。在离子液体中进行了原位发酵，通过单因素影响试验及响应面分析，优化了发酵条件。结果表明离子液体对原位发酵产乙醇过程不会产生负面影响。最佳工艺条件为：发酵体系pH=4.8，离子液体[MMIM][DMP]的含量为9.67%，反应温度为49.60℃。在此条件下，反应48h，乙醇的产量达到1620mg/L，转化率达到42.8%。采用AOT反胶束/硫酸铵-乙醇双水相连续工艺回收离子液体[MMIM][DMP]。双水相的组成为18%的硫酸铵和28%的乙醇时，[MMIM][DMP]的回收率达到92.3%，可以将酶解液中的蛋白质有效的萃取回收，并分离出糖，提高了离子液体的纯度。FTIR分析表明，回收后的离子液体与新合成的离子液体功能相近，可以高效处理纤维素并且降低其结晶度。因此，本论文建立的反胶束/双水相体系可以有效回收并纯化离子液体。综上所述，本论文建立了离子液体/生物催化转化纤维素制备生物能源的工艺过程，阐明了离子液体/酶、添加剂催化转化及微生物发酵催化转化纤维素的过程机理。

关键词：离子液体反胶束原位发酵表面活性剂回收

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发酵法产生物丁醇的研究

发酵法产生物丁醇的研究

作者：于鑫曲阜师范大学

学位级别：硕士

众所周知，能源一直是一个国家的经济和社会发展和进步所必需的一个重要物质基础。虽然传统的化石燃料是现代工业的命脉，但是由于石油等化石资源的日益枯竭，价格不断地攀升，以及其所引起的严重的环境污染，使得人们必须转向寻找新的... 详细信息

众所周知，能源一直是一个国家的经济和社会发展和进步所必需的一个重要物质基础。虽然传统的化石燃料是现代工业的命脉，但是由于石油等化石资源的日益枯竭，价格不断地攀升，以及其所引起的严重的环境污染，使得人们必须转向寻找新的可再生环保能源生物能源。生物能源是一种可再生的绿色能源，即指使用一些可再生和环境友好的生物质，如玉米、薯类、农作物秸秆等为原料生产的乙醇、丁醇和柴油等石油替代燃料。开发和发展生物能源，既能有效控制环境污染，减轻对石油资源的依赖，同时又能促进农业产业链的发展，被认为是解决世界能源危机的最理想途径之一。燃料乙醇生产技术已经很成熟，并已经进行工业化生产。但是乙醇具有腐蚀运输管道等缺点。而生物丁醇作为能够合成多种有机物的重要平台化合物，和能与汽油以任意比例混溶等较其他能源更具优势的液体生物燃料，已经逐渐被各国重视和并得到广泛的研究。但是在生物丁醇的发展过程中，仍然存在着一些问题没有得到很好的解决。比如，丁醇对细胞的毒性，导致产量达不到很高的值。本文对丙酮丁醇梭菌（Clostridium acetobutylicum）发酵产生物丁醇的过程一些环节作了研究。重在研究树脂吸附的新型原位发酵技术和深入研究原位萃取技术，以解决丁醇毒性和提高产量。首先对丁醇丙酮梭菌培养条件进行了简单的优化和研究;第二利用丁醇水溶液对树脂和萃取剂做了筛选和特性研究;第三将筛选的树脂和萃取剂进行原位发酵研究。通过实验，我们确定了最佳的发酵葡萄糖浓度是60g/l。另外，酵母粉添加对发酵产量影响不大，对种子液热激可提高发酵产量。利用丁醇水溶液，筛选到对丁醇吸附率最高的大孔吸附树脂DM11，初步验证了树脂原位吸附发酵的可行性。对其添加比例等进行研究之后，进行原位发酵实验。实验表明：树脂的添加对提高丁醇产量有一定的效果。对各种萃取剂研究后发现，正庚醇分配率最大。其原位发酵实验表明：添加正庚醇后，丁醇浓度增加了14%。

关键词：生物丁醇丙酮丁醇梭菌萃取优化原位发酵大孔吸附树脂

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耐酸粟酒裂殖酵母在酱香型白酒酿造中的应用

耐酸粟酒裂殖酵母在酱香型白酒酿造中的应用

作者：慕济锗天津科技大学

学位级别：硕士

在酱香型白酒酿造过程中,由于其特殊工艺导致其酿造环境恶劣,造成白酒发酵力不足、原料利用率下降、酒体风格欠缺等问题。而粟酒裂殖酵母是酱香型白酒发酵过程中核心功能酵母之一,不仅是重要的乙醇生成菌株,而且同酿酒酵母一样是风味物... 详细信息

在酱香型白酒酿造过程中,由于其特殊工艺导致其酿造环境恶劣,造成白酒发酵力不足、原料利用率下降、酒体风格欠缺等问题。而粟酒裂殖酵母是酱香型白酒发酵过程中核心功能酵母之一,不仅是重要的乙醇生成菌株,而且同酿酒酵母一样是风味物质的最大贡献者。目前功能菌剂强化应用是解决白酒生产问题及改善酒体品质的常用且有效的方法。因此,将耐酸粟酒裂殖酵母作为强化菌剂进行原位发酵试验用于解决白酒生产问题具有重要意义。本课题组在前期从酱香型白酒6、7轮次酒醅中筛选到一株耐酸性能良好的粟酒裂殖酵母Schizosaccharomyces pombe.65(Sp.65),但对其是否能够作为强化菌剂改善白酒酿造中的生产问题并不清楚。本研究首先从Sp.65的菌株性能评估出发,其次从实验室水平和生产水平对其在酿造过程中的功能进行模拟和原位验证,为后续大规模应用奠定了基础。主要研究内容和结果如下:(1)首先从温度、氧气及酸醇胁迫三方面对Sp.65进行性能评估,结果表明Sp.65在37℃时生长最好,在氧气缺乏时Sp.65的出酒率更好,在酸醇胁迫时,Sp.65仍然能保持较好的发酵性能,风味上还能够增酯降醇。因此,在37℃、0 r/min以及合适的酸醇胁迫条件下进行后续试验。其次通过Sp.65缺失试验探究Sp.65在混菌体系起到的作用,结果证实Sp.65具备良好的发酵性能,对乙醇产量和风味物质提升方面就显著效果。(2)通过模拟固态堆积发酵试验对Sp.65在白酒固态发酵中的作用进行探究。结果发现Sp.65作为强化菌剂能够有效地提高对酒醅原料的利用率、提升乙醇生成量,风味上增加了酒醅中酸酯醇等物质的含量,如乙酸乙酯、乳酸乙酯、2,3-丁二醇、辛酸等,另外还可以促进2,3,5,6-四甲基吡嗪的生成,丰富酒体。(3)通过原位发酵试验,从生产水平探究接种不同浓度Sp.65对酱香型白酒第7轮次发酵的影响。结果发现10～4 CFU/g和10～6 CFU/g接种量可分别提升淀粉利用率4.76%、36.51%,使得乙醇含量提升9.07%和20.95%。同时,风味上起到了增酯降醇的作用,其中低接种量的酒样中甲酸乙酯、乙酸乙酯提升了29.1%、17.7%,而仲丁醇、正丙醇下降了80.6%、51.9%;高接种量的酒样中甲酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯、壬酸乙酯提升了29.5%、13.1%、27.3%、25.7%,仲丁醇、正丙醇下降了87.1%、56.1%。以上结果表明Sp.65作为强化菌剂会提升对第7轮次的原料的利用率,提升乙醇含量和酒体品质,且在10～6 CFU/g接种量时能够起到更好的效果。其次在机械车间的原位发酵试验,验证了Sp.65作为强化菌剂能否稳定地发挥作用,结果证实Sp.65能够有效地提升酱香型白酒在第7轮次酿造的原料利用率,淀粉利用率提升了14.72%;乙醇含量提升了36.74%;风味上乙酸乙酯含量提升了6.45倍。以上结果表明Sp.65能够稳定提高对原料的利用率,提升酒醅中乙醇含量和品质。

关键词：耐酸粟酒裂殖酵母原位发酵功能菌剂理化指标挥发性成分