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曲霉型豆豉曲高产蛋白酶菌种选育及发酵代谢调控

曲霉型豆豉曲高产蛋白酶菌种选育及发酵代谢调控

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作者：黎尔纳仲恺农业工程学院

学位级别：硕士

豆豉作为我国传统发酵调味品，深受老百姓所喜爱。然而豆豉至今仍以自然发酵生产为主，豆豉企业普遍存在产品生产周期过长、产品质量参差不齐和生产效率低下等各种问题。本文以曲霉型豆豉曲为研究对象，从豉曲中筛选出发酵菌株，并对其... 详细信息

豆豉作为我国传统发酵调味品，深受老百姓所喜爱。然而豆豉至今仍以自然发酵生产为主，豆豉企业普遍存在产品生产周期过长、产品质量参差不齐和生产效率低下等各种问题。本文以曲霉型豆豉曲为研究对象，从豉曲中筛选出发酵菌株，并对其选育，研究了代谢调控技术在制曲过程中的应用，优化诱导法制曲工艺，最后建立了发酵动力学方程。主要研究内容及结论如下：（1）从曲霉型豆豉曲中筛选出五株菌落形态不同的曲霉（Aspergillus），通过纯种发酵制豆豉曲，测定豆豉曲中碱性蛋白酶酶活、中性蛋白酶酶活和氨基态氮，筛选出1株蛋白酶酶活较高的菌种。对此曲霉进行ITS rDNA序列特征分析，鉴定该菌株为米曲霉（Aspergillus oryzae）。以该米曲霉为出发菌株，通过紫外诱变和硫酸二乙酯化学复合诱变，选育获得优良高产蛋白酶活性的突变株，其中性蛋白酶酶活达258U/g，比出发菌株（210U/g）高出22.9%，且具有良好的遗传稳定性，获得了本研究用菌株。（2）探讨添加不同的黑豆蛋白分离物和氨基酸对提高豉曲酶活的有效性。不同的黑豆蛋白分离物和氨基酸对豉曲酶活的影响大不相同，其中添加3%的黑豆酸水解液具有显著的提高豉曲酶活的效果，使得豉曲中性蛋白酶酶活达到367.7U/g，比对照组（279.2U/g）增加了31.7%，且提前1d达到酶活最高值，缩短了制曲周期。可推断黑豆蛋白被酸水解后的小分子物质是中性蛋白酶合成的诱导剂，能直接被米曲霉所利用。多种氨基酸对中性蛋白酶的合成有着不同程度的抑制作用。（3）对诱导法制备曲霉型豆豉曲工艺条件进行优化，通过单因素试验探讨各因素对诱导法制备曲霉型豆豉曲工艺的影响，采用Plackett-Burman设计方法，筛选出温度、接种量、相对湿度等对制曲工艺产生影响3个显著性因素。采用中心组合设计试验进行优化，得出最佳工艺条件为：温度28.5℃，接种量4.97%，相对湿度77%，黑豆酸水解液添加量3%，制曲时间5d，在此条件下豆豉曲蛋白酶酶活为383U/g，与传统工艺（292U/g）相比酶活提高了31.16%，表明采用蛋白酶诱导法制备曲霉型豆豉曲的工艺可行，为工业化生产曲霉型豆豉提出新的思路和办法。（4）探讨了采用蛋白酶诱导法制备曲霉型豆豉曲的动力学，结果表明：菌体生长和中性蛋白酶生成均呈典型“S”型曲线。基于这些过程曲线的变化规律，采用Boltzmann模型，建立了豆豉曲分批发酵的动力学模型。通过数学推导和非线性拟合，得到了模型中各参数的最佳取值，确定了能够较好表征豆豉曲分批发酵过程中菌体生长和中性蛋白酶生成的动力学方程。模型值与试验数据拟合良好，为曲霉型豆豉曲的发酵生产控制提供了理论基础。

关键词：曲霉型豆豉曲蛋白酶发酵代谢调控

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曲霉型豆豉多菌种制曲及豉曲酶活性调控的研究

曲霉型豆豉多菌种制曲及豉曲酶活性调控的研究

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作者：潘平平仲恺农业工程学院

学位级别：硕士

豆豉作为我国传统大豆发酵制品,由于其独特的风味和丰富的营养深受广大消费者的喜爱。然而豆豉至今仍以自然发酵发酵为主,豆豉企业普遍存在产品生产周期过长、质量不稳定、可能有卫生和安全隐患等问题。为了进一步提高豆豉的产品质量和... 详细信息

豆豉作为我国传统大豆发酵制品,由于其独特的风味和丰富的营养深受广大消费者的喜爱。然而豆豉至今仍以自然发酵发酵为主,豆豉企业普遍存在产品生产周期过长、质量不稳定、可能有卫生和安全隐患等问题。为了进一步提高豆豉的产品质量和工业化生产进程,本文以曲霉型豆豉为研究对象,对传统发酵的广东阳江豆豉曲中筛选出来的优势菌株进行复配,获得最优菌种配比,然后研究了酶活性调控技术在制曲过程中的应用,并对多菌种混合发酵制备曲霉型豆豉曲的制曲工艺进行了优化,最后建立了发酵动力学方程。主要研究内容及结论如下:(1)对传统发酵的广东阳江豆豉中筛选出来的六株优势米曲霉进行两两复配,通过比较成曲中性蛋白酶活力的高低和氨基酸态氮含量的多少,筛选出米曲霉A2和B2为最优组合,然后进一步让米曲霉A2B2与筛选出的优势米根霉R1和R2混合发酵制备豆豉曲,通过比较成曲中性蛋白酶活力和β-葡萄糖苷酶活力的高低以及氨基酸态氮含量的多少,最终筛选出米根霉R1与米曲霉A1、A2作为混合发酵制备曲霉型豆豉曲的最佳菌种组合。(2)探讨不同外加氮源对豆豉成曲酶活的影响,结果表明有机氮源要比无机氮源对酶活的提高效果好,且有机氮源中豆粕的影响效果比较显著,与对照组相比,可成功提高酶活10%。因此,选择豆粕作为外加氮源进行后续研究。然后利用米曲霉发酵豆粕,制作促发酵肽,添加到豆豉曲的制作过程中,发现促发酵肽对米曲霉的生长有明显的促进作用,可显著提高豆豉成曲的中性蛋白酶活力,与没有添加促发酵肽的成曲相比,酶活提高了24.5%。(3)对多菌种混合发酵制备曲霉型豆豉曲的制曲工艺进行优化,在单因素的基础上,采用Plackett-Burman设计对影响曲霉型豆豉成曲中性蛋白酶活力和β-葡萄糖苷酶活力的因素进行筛选,得出制曲温度、相对湿度和接种量三个因素对酶活的影响较为显著,然后结合中心组合试验设计对制曲工艺进行优化,确定最优工艺参数为:制曲温度30.5℃,相对湿度81.5%,接种量5.12%,制曲时间为5d,促发酵肽添加量为0.4%,在此条件下,豆豉成曲中性蛋白酶活力为527.09U/g,β-葡萄糖苷酶活力2.69U/g。(4)探讨了多菌种混合发酵制备曲霉型豆豉曲的动力学,结果表明:中性蛋白酶和β-葡萄糖苷酶的生成均呈“S”型曲线。基于这些过程曲线的变化规律,采用Logistic模型,建立了豆豉曲分批发酵的动力学模型。通过数学推导和非线性拟合,得到了模型中各参数的最佳取值,确定了能够较好表征豆豉曲分批发酵过程中性蛋白酶和β-葡萄糖苷酶生成的动力学方程。模型值与试验数据拟合良好,为曲霉型豆豉曲的发酵生产控制提供了理论基础。

关键词：曲霉型豆豉曲发酵酶活调控工艺优化

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