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发酵香肠中3-甲基丁醛产生途径的研究进展

食品与发酵工业 2023年第9期49卷 324-333页

作者：马勇魏从娇王雍雍葛庆丰吴满刚席军赵宁单艳琴刘瑞于海扬州大学食品科学与工程学院江苏省淮扬菜工业化工程中心文化和旅游部中餐非遗技艺传承重点实验室江苏扬州225127 江苏长寿集团有限公司江苏南通226500 江苏兴野食品有限公司江苏兴化225700

发酵剂对发酵香肠中脂质分解、蛋白水解及碳水化合物水解产生的风味具有重要贡献。支链氨基酸作为各类挥发性风味物质的前体,经微生物转氨酶作用分解为3-甲基丁醛,其赋予了发酵香肠独特的麦芽味/异味或坚果味/巧克力味。文章概述了3-甲... 详细信息

发酵剂对发酵香肠中脂质分解、蛋白水解及碳水化合物水解产生的风味具有重要贡献。支链氨基酸作为各类挥发性风味物质的前体,经微生物转氨酶作用分解为3-甲基丁醛,其赋予了发酵香肠独特的麦芽味/异味或坚果味/巧克力味。文章概述了3-甲基丁醛对发酵香肠风味的贡献,总结了3-甲基丁醛产生的两种途径,包括亮氨酸酶促生物合成3-甲基丁醛途径和温度依赖亮氨酸Strecker降解途径,揭示生物合成途径中直接途径和间接途径的区别和联系;并阐述发酵香肠中3-甲基丁醛产生途径和含量的影响因素,以期为3-甲基丁醛在发酵香肠中发挥风味贡献的研究提供理论依据。

关键词：发酵香肠风味 3-甲基丁醛代谢途径 Strecker降解

乳酸乳球菌生物合成3-甲基丁醛的代谢途径初探及关键酶研究

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乳酸乳球菌生物合成3-甲基丁醛的代谢途径初探及关键酶研究

作者：袁佳杰上海应用技术大学

学位级别：硕士

3-甲基丁醛是切达奶酪产生坚果风味的关键香气化合物。乳酸乳球菌作为发酵剂应用于切达奶酪的生产,可以有效提高奶酪中3-甲基丁醛的含量。然而,在乳酸乳球菌中,3-甲基丁醛通过哪些基因所编码的蛋白合成,其合成途径又是受哪些因素所调控... 详细信息

3-甲基丁醛是切达奶酪产生坚果风味的关键香气化合物。乳酸乳球菌作为发酵剂应用于切达奶酪的生产,可以有效提高奶酪中3-甲基丁醛的含量。然而,在乳酸乳球菌中,3-甲基丁醛通过哪些基因所编码的蛋白合成,其合成途径又是受哪些因素所调控等尚未证实。基于此,本课题从测定乳酸乳球菌生产3-甲基丁醛的产量差异出发,通过关键酶活性测定、全基因组测序、氨基酸序列比对、定量PCR实验、大肠杆菌中蛋白的异源表达等多种分子生物学手段进行了研究分析,主要研究结论如下:(1)首先测定了14株乳酸乳球菌的产3-甲基丁醛能力,其中菌株408产量最高,为140.2μM/L,其次为菌株IMJ 10-7,其产量为47.9μM/L。通过选取三株产量高中低差异较大的菌株进行全基因组测序,对其相关基因多样性进行初步探究。在所有三个菌株中都发现了存在直接途径相关的bca T基因、gdh基因和kdc A基因的存在,以及与间接途径相关的pta基因、ack基因和adh E基因。在三株产量不同的乳酸乳球菌中共发现了三种编码α-酮酸脱羧酶(α-keto dehydrogenase,KADC)的kdc A基因,长度分别为1647bp、1374bp和1311bp,两种短节kdc A基因在末端缺少部分功能性片段。在三株菌株中均没有发现编码α-酮酸脱氢酶(α-keto dehydrogenase,KADH)的bkd基因簇,通过同源性比对搜索,相似度最高的是编码丙酮酸脱羧酶的pdh基因簇。(2)为了验证乳酸乳球菌3-甲基丁醛潜在的合成途径,分别通过酶活性测定、间接途径酶抑制实验和定量PCR实验进行探究。通过对直接途径KADC酶和间接途径KADH酶活性的检测,仅在乳酸乳球菌408和乳酸乳球菌IMJ 10-7中发现KADC酶活性,同时在所有的乳酸乳球菌菌株中都检测到KADH酶活性,其中乳酸乳球菌408的KADC活性和KADH酶活性均最高。Na As O抑制实验表明,在缺乏ptb-buk-bkd DABC基因簇的情况下,所有的乳酸乳球菌菌株中都能够通过间接途径产生3-甲基丁醛。q PCR结果表明,在存在亮氨酸的情况下,乳酸乳球菌408和乳酸乳球菌IMJ 10-7的pdh D、ack和pta基因均高度表达,表明PDH、ACK和PTA三个蛋白均参与到乳酸乳球菌3-甲基丁醛间接合成途径。综合上述结果,提出了乳酸乳球菌中3-甲基丁醛的生物合成全路径,其中只有直接途径KADC酶完整和间接途径基因表达水平高的乳酸乳球菌菌株(如菌株408)才能具有高产3-甲基丁醛的潜力。(3)为了验证三种不同KADC蛋白的结构差异和动力学参数,将编码三种kdc A基因(kdc A-long、kdc A-middle和kdc A-short)在大肠杆菌中进行异源表达,并对相应的重组蛋白进行了表征。对获得的三种KADC蛋白进行酶活性测定,仅在KADC-long中检测到KADC活性。通过同源性建模预测了三种KADC重组蛋白的结构,我们发现在KADC-middle和KADC-short无活性是因为缺失了催化亮氨酸底物所必须的一个保守性活性位点残基(Glu462)和S-口袋结构。KADC-long的酶活性在p H 7和30℃时最高。底物水解和动力学参数表明,KADC-long可以高效地合成2-甲基丁醛和3-甲基丁醛。此外,将kdc A-long基因在低产3-甲基丁醛乳酸菌菌株中异源表达,能够使低产的菌株的产量显著增加,表明kdc A-long基因在乳酸乳球菌生物合成3-甲基丁醛的过程中具有重要作用。

关键词：坚果风味 3-甲基丁醛乳酸乳球菌支链α-酮酸脱羧酶支链α-酮酸脱氢酶

3-甲基丁醛对奶酪坚果风味的贡献及其生物合成的研究进展

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食品科学 2020年第7期41卷 228-233页

作者：陈臣周文雅袁佳杰于海燕田怀香上海应用技术大学香料香精技术与工程学院上海201418 扬州市扬大康源乳业有限公司江苏扬州225004

坚果风味是许多奶酪的特有风味,其中3-甲基丁醛对奶酪坚果风味有着重要的贡献。本文综述了3-甲基丁醛对奶酪坚果风味的影响,总结了3-甲基丁醛的生物合成途径、Strecker化学降解途径及奶酪中3-甲基丁醛含量的调控策略,并对将来的研究方... 详细信息

坚果风味是许多奶酪的特有风味,其中3-甲基丁醛对奶酪坚果风味有着重要的贡献。本文综述了3-甲基丁醛对奶酪坚果风味的影响,总结了3-甲基丁醛的生物合成途径、Strecker化学降解途径及奶酪中3-甲基丁醛含量的调控策略,并对将来的研究方向进行了展望,为开发适合中国消费者偏好、强化坚果味的奶酪产品提供理论依据。

关键词： 3-甲基丁醛奶酪坚果风味代谢途径调控策略

便携式气相色谱-质谱法测定工作场所空气中2-甲基丙醛、2-甲基丁醛和3-甲基丁醛

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中国职业医学 2019年第3期46卷 367-370页

作者：舒木水淡默纪晓慧王昱张齐周芃垚丁玎黄伟北京市劳动保护科学研究所

目的建立便携式气相色谱-质谱(GC-MS)法测定工作场所空气中2-甲基丙醛、2-甲基丁醛和3-甲基丁醛的方法。方法利用便携式GC-MS仪取样探头直接采集工作场所空气,经Tri-bed吸附管富集后,热解吸进样分析,采用保留时间和特征离子定性,特征离... 详细信息

目的建立便携式气相色谱-质谱(GC-MS)法测定工作场所空气中2-甲基丙醛、2-甲基丁醛和3-甲基丁醛的方法。方法利用便携式GC-MS仪取样探头直接采集工作场所空气,经Tri-bed吸附管富集后,热解吸进样分析,采用保留时间和特征离子定性,特征离子峰面积定量。结果本方法检测2-甲基丙醛、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛的线性范围分别为0.079~15.880、0.080~16.080、0.160~32.120 mg/m^3,相关系数均大于0.999,检出限分别为0.012、0.007、0.013 mg/m^3,定量下限分别为0.041、0.023、0.044 mg/m^3,加标回收率为92.2%~104.4%,批内相对标准偏差(RSD)为5.8%~9.1%,批间RSD为9.3%~19.6%。结论本方法准确度和精密度较高,适用于工作场所空气中2-甲基丙醛、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛的快速定性和定量检测。

关键词：便携式气相色谱-质谱法 2-甲基丙醛 2-甲基丁醛 3-甲基丁醛工作场所空气

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异丁烯氢甲酸化制3-甲基丁醛

异丁烯氢甲酸化制3-甲基丁醛

低酸牛肉发酵剂的筛选、工艺优化及品质特性研究

中国化工学会2003年石油化工学术年会

作者：张伟彭斌郭浩然北京化工研究院

研究了铑催化剂条件下异丁烯氢甲酰化合成3-甲基丁醛的反应,考察了反应温度、催化剂和异丁烯浓度、CO和H 分压对反应的影响。结果表明,在适宜的反应条件下,异丁烯的单程转化率达到90%,3-甲基丁醛的选择性接近100%。

关键词：异丁烯 3-甲基丁醛铑催化剂氢甲酰化

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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食品与发酵工业 2022年第19期48卷 185-195页

作者：杨晓钢赵鑫锐堵国成江南大学生物工程学院江苏无锡214122 江南大学未来食品科学中心江苏无锡214122 工业生物技术教育部重点实验室(江南大学) 江苏无锡214122

以我国多种不同来源的传统发酵肉制品为原料,经过发酵特性初筛和风味物质3-甲基丁醛合成能力复筛,获得了可用于牛肉发酵剂复配的食品级乳酸菌、葡萄球菌和酵母菌各3株。3种菌经拮抗实验、最佳组合筛选和最佳菌种比例优化得出最优复配结... 详细信息

以我国多种不同来源的传统发酵肉制品为原料,经过发酵特性初筛和风味物质3-甲基丁醛合成能力复筛,获得了可用于牛肉发酵剂复配的食品级乳酸菌、葡萄球菌和酵母菌各3株。3种菌经拮抗实验、最佳组合筛选和最佳菌种比例优化得出最优复配结果,植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)LM34∶肉葡萄球菌(Staphylococcus carnosus)SAB18∶异常威克汉姆酵母(Wickerhamomyces anomalus)YE3为2∶1∶1。复配发酵剂的发酵条件经单因素优化和响应面优化后确定为:发酵温度35.87℃,发酵时间48.18 h,接种量1.32×10^(7)CFU/g。经发酵验证试验后测得发酵牛肉pH值为5.48,感官评价得分87.67。将优化后的发酵剂同4种商业化肉制品发酵剂进行比较,分析检测不同发酵剂发酵牛肉的pH、游离氨基酸含量、色差、质构和挥发性风味物质含量的差异。结果表明该研究研制的发酵剂制作出的牛肉色泽较好,口感适宜,具有良好的风味,综合品质较高。

关键词：发酵剂牛肉 3-甲基丁醛复配发酵条件感官评价挥发性风味物质

基于Heracles Neo超快速气相电子鼻技术的麦芽炒制过程气味变化物质基础研究

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中草药 2022年第1期53卷 41-50页

作者：蒋孝峰谢辉陆兔林冯飞陈好许金国何畅毛春芹南京中医药大学药学院江苏南京210023

目的采用超快速气相电子鼻技术,解析麦芽炒制过程中产生的香气成分的物质基础及其变化规律。方法采用炒药机炒制得不同炮制时间的麦芽样品,以顶空进样方式,使用超快速气相电子鼻对麦芽炒制过程中产生的香气成分进行检测,运用AroChemBas... 详细信息

目的采用超快速气相电子鼻技术,解析麦芽炒制过程中产生的香气成分的物质基础及其变化规律。方法采用炒药机炒制得不同炮制时间的麦芽样品,以顶空进样方式,使用超快速气相电子鼻对麦芽炒制过程中产生的香气成分进行检测,运用AroChemBase数据库得出定性结果,再根据峰面积数据,筛选出区分能力强的色谱峰作为传感器进行化学计量学分析。结果生麦芽中固有及加热过程中产生的成分共18种,包括乙醇、丙烯醛、叔丁醇、丙-2-酮、异丁醛、丁醛、2,3-丁二酮、2-甲基呋喃、3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、2,3-戊二酮、己醛、3-己醇、糠醛、3-甲基丁酸乙酯、糠醇、5-甲基糠醛、2-乙基-3,6-二甲基吡嗪。根据外观性状判别,综合气味信息描述与文献研究,推测3-甲基丁醛、2-甲基丁醛为炒制过程中"香气"产生的物质基础,糠醛、2,3-丁二酮、2-乙基-3,6-二甲基吡嗪为"焦香气"产生的物质基础。结论随着麦芽炒制程度的不断增加,气味变化呈现出一定规律性。使用Heracles Neo超快速气相电子鼻可以快速分析麦芽炒制过程中"香气"产生可能的物质基础。

关键词：麦芽气味炮制超快速气相电子鼻化学计量学香气糠醛糠醇 3-甲基丁醛 2-甲基丁醛 2,3-丁二酮 2-乙基-3,6-二甲基吡嗪

低酸发酵牛肉发酵剂的筛选、工艺优化及效果评价

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低酸发酵牛肉发酵剂的筛选、工艺优化及效果评价

作者：杨晓钢江南大学

学位级别：硕士

发酵肉制品是指在自然或人工调控条件下,以畜禽肉为原料,采用特定微生物发酵和内源酶的作用,加工制成的一类具有独特风味、质地适宜、色泽优良且保质期较长的肉制品。牛肉风味优美且营养丰富,富含脂类、蛋白质、矿物质和B族维生素等营... 详细信息

发酵肉制品是指在自然或人工调控条件下,以畜禽肉为原料,采用特定微生物发酵和内源酶的作用,加工制成的一类具有独特风味、质地适宜、色泽优良且保质期较长的肉制品。牛肉风味优美且营养丰富,富含脂类、蛋白质、矿物质和B族维生素等营养成分,同时有补中益气和滋养脾胃等功效,是人们日常膳食中的优质肉类。我国是一个牛肉生产大国,但是我国发酵牛肉制品生产仍处于依靠自然环境的小作坊的生产方式,加工能力较低且生产工艺落后,加工现状与我国日益增长的需求不匹配,不利于肉类行业经济的可持续发展。因此制备一款能产生良好风味、适用于发酵牛肉的发酵剂具有重要的意义。论文的主要研究内容及结果如下:(1)从中国传统发酵肉制品中,经革兰氏染色和鉴别试验初步筛选出乳酸菌、葡萄球菌和酵母菌。对筛选的菌株进行发酵特性实验,筛选出符合发酵剂菌种发酵特性的菌株。菌株经鉴定后,选择符合安全标准的植物乳杆菌、戊糖片球菌、肉葡萄球菌和异常威克汉姆酵母用于制备发酵剂的研究。对已鉴定的安全菌株测定其合成重要风味物质3-甲基丁醛能力的大小。结果表明,合成3-甲基丁醛能力较强的为葡萄球菌,而乳酸菌和酵母菌合成能力较低。(2)从三类菌株中挑选出3-甲基丁醛产量前三的菌株,两两依次交叉划线培养,通过抑菌圈的有无测定菌株之间是否有拮抗作用,得到可用于发酵剂研制的9株安全菌株。以p H值和游离氨基酸含量为标准确定菌株的最佳组合和组合的最佳菌种接种量比例,最终确定了发酵剂最佳菌种组合及比例为植物乳杆菌LM34:肉葡萄球菌SAB18:异常威克汉姆酵母YE3为2:1:1。此菌种组合及比例的酸度符合低酸牛肉标准,且游离氨基酸含量最高。分别以p H值和游离氨基酸含量为标准确定响应面发酵条件优化的范围:发酵温度26～38℃、发酵时间18～66 h和接种量10～10 CFU·g。以发酵温度、发酵时间和接种量为自变量,以p H值和感官评分为因变量进行三因素三水平的Box-Behnken试验设计,优化后的参数为发酵温度35.87℃,发酵时间48.18 h,接种量1.32×10 CFU·g,经发酵验证试验后测得发酵牛肉p H值为5.48,感官评价得分为87.67。(3)将优化后的发酵剂同4种商业化肉制品发酵剂进行比较,分析检测不同发酵剂发酵的牛肉样品p H值、游离氨基酸含量、色差、质构和挥发性风味物质含量上的差异。结果表明本研究研制的发酵剂发酵得到的牛肉样品:p H值为5.51,最接近低酸牛肉的标准(p H为5.50);色泽中红度值a*和e值显著高于其余四组,色泽较好;游离氨基酸含量最高,对比商业发酵剂样品游离氨基酸含量增加7%,有利于风味物质的形成;质构特性中硬度适宜,富有弹性,口感优良;挥发性风味物质是中唯一含3-甲基丁醛的样品,含量为2.26%,3-甲基-1-丁醇含量最高为2.90%,吡嗪相对含量最高为3.52%,样品具有良好的风味,综合品质较高。

关键词：发酵剂牛肉 3-甲基丁醛响应面优化商业发酵剂对比

风干肠中挥发性化合物分析及产香菌的筛选鉴定

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风干肠中挥发性化合物分析及产香菌的筛选鉴定

作者：温婷婷黑龙江大学

学位级别：硕士

哈尔滨风干肠是一种传统的中式自然发酵香肠,广受消费者喜爱。为了解风干肠加工过程中挥发性化合物的组成和来源,本试验使用固相微萃取-气质联用(SPME-GC/MS)技术分析检测哈尔滨风干肠各加工阶段和各种辅料的挥发性化合物,发现其变化规... 详细信息

哈尔滨风干肠是一种传统的中式自然发酵香肠,广受消费者喜爱。为了解风干肠加工过程中挥发性化合物的组成和来源,本试验使用固相微萃取-气质联用(SPME-GC/MS)技术分析检测哈尔滨风干肠各加工阶段和各种辅料的挥发性化合物,发现其变化规律、探索其形成机理。然后使用选择性培养基从自然发酵风干肠中分离纯化葡萄球菌,按照发酵剂筛选标准筛选出优良葡萄球菌,并对其中产3-甲基丁醛的菌株进行鉴定,最后研究产香葡萄球菌的产香能力和机理并考察发酵肉制品生产工艺参数对其生长的影响。试验结果表明：(1)分别从腌制后样品、日晒后样品和风干发酵后样品中鉴定出19、20、30种挥发性风味化合物。整个加工过程中鉴定出的挥发性化合物共有34种,主要风味化合物是柠檬烯,苯乙烯,己醛,乙醇,己酸乙酯和2-戊酮,同时还检测并鉴定出了3-甲基丁醛。这些挥发性化合物的生成可能归因于添加的酒、香辛料、脂肪氧化、氨基酸代谢、微生物活动及这些因素之间的相互作用。混合香辛料、姜粉、白酒中分别鉴定出49、48、12种挥发性化合物。(2)从自然发酵风干肠样品中分离出46株革兰氏阳性葡萄球菌,按照发酵剂筛选标准对其进行筛选并考察其产3-甲基丁醛能力,得到2株符合条件的优良葡萄球菌S18和S44。经形态学、API Stap生化鉴定和16S rDNA分子生物鉴定,S18为木糖葡萄球菌(Staphylococcus xylosus), S44为缓慢葡萄球菌(Staphylococcus lentus)。(3)鉴于在发酵肉制品中木糖葡萄球菌为常用发酵剂菌种,故对本试验得到的木糖葡萄球菌S18产3-甲基丁醛的能力和途径进行了探讨,发现在模型系统中木糖葡萄球菌S18代谢亮氨酸产3-甲基丁醛的速度及产量均优于亮氨酸与核糖的Maillard反应,表明在风干肠中3-甲基丁醛的主要来源可能为微生物的作用。在模型系统中无论是否添加5’-磷酸吡哆醛,木糖葡萄球菌S18均能产3-甲基丁醛,说明木糖葡萄球菌S18可能通过氧化和转氨途径生成3-甲基丁醛。(4)发酵肉制品生产工艺参数对木糖葡萄球菌S18的生长有一定的影响。pH5-8的环境中,S18能够生长,最适pH为7;在17-37℃条件下,该菌能够生长,在此范围内温度高则生长旺盛;在添加0-5%食盐的培养基中S18生长良好;S18能在添加0-150ppm亚硝酸盐的培养基中生长,但100ppm以上的亚硝酸盐浓度对菌株的生长有一定的抑制作用。

关键词：风干肠挥发性化合物 3-甲基丁醛葡萄球菌