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类食品乳杆菌麦芽糖淀粉酶的耐酸性改造

食品与发酵工业 2024年

作者：侯倩黄宗潇李宁徐岩穆晓清江南大学生物工程学院酿造微生物与应用酶学研究室

在淀粉类食品面团发酵的过程中，低pH环境对麦芽糖淀粉酶的稳定性提出了严峻挑战。目前大多数麦芽糖淀粉酶对酸性条件敏感，在低pH环境下快速失活，限制了其在面包制作中的应用。该文针对来源于类食品乳杆菌的麦芽糖淀粉酶（LpaMA），... 详细信息

在淀粉类食品面团发酵的过程中，低pH环境对麦芽糖淀粉酶的稳定性提出了严峻挑战。目前大多数麦芽糖淀粉酶对酸性条件敏感，在低pH环境下快速失活，限制了其在面包制作中的应用。该文针对来源于类食品乳杆菌的麦芽糖淀粉酶（LpaMA），从催化中心pKa值和表面电荷两方面设计突变位点进行耐酸性改造。通过单点突变与组合突变，成功筛选出最佳正向耐酸突变体K322D/K361D，其最适pH从5.0降至4.5，pH 4.5时水解活力高达433.23 U/mg，较野生型酶提升2.27倍，且该突变体在pH 4.0～5.0稳定性大于68%。结构与静电势能分析表明，突变体表面净电荷的变化有助于改善酶的构象状态，增强柔性结构调整能力，从而提高pH稳定性。该研究为改善麦芽糖淀粉酶在面制品抗老化应用效果提供了理论基础，展现出良好的应用前景。

关键词：麦芽糖淀粉酶类食品乳杆菌耐酸性理性设计

相似生态位菌株及其代谢物对酱香型白酒酿造中乳酸的调控

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食品与发酵工业 2024年

作者：田瑞杜海徐岩江南大学生物工程学院酿造微生物学与应用酶学实验室

乳酸是传统白酒酿造中一种重要的非挥发性有机酸，且在酱香型酒醅中随轮次增加逐渐积累。酒醅中乳酸偏高会影响白酒的正常发酵。然而，对降低乳酸尚且没有建立有效的控制措施。该研究通过宏基因组测序解析了不同班组堆积和发酵阶段就酒... 详细信息

乳酸是传统白酒酿造中一种重要的非挥发性有机酸，且在酱香型酒醅中随轮次增加逐渐积累。酒醅中乳酸偏高会影响白酒的正常发酵。然而，对降低乳酸尚且没有建立有效的控制措施。该研究通过宏基因组测序解析了不同班组堆积和发酵阶段就酒醅的菌群结构，并对照了相应的乳酸含量变化，推测出乳酸的积累与乳酸菌群结构的变化有关，还验证了乳酸链球菌素作为乳酸控制物质的可行性。结果表明，与乳酸积累过快的2组相比，1组乳酸菌多样性更高。通过乳酸菌多样性模拟发酵也验证了乳酸含量随着乳酸菌多样性增加而减少。一株低产乳酸的发酵乳杆菌与高产乳酸的乳酸菌Transwell共培养发现，发酵乳杆菌在低于50%的接种比例下也具有更强的生长优势。该研究证明了1 mg/mL乳酸链球菌素对乳酸菌有抑制作用，而对酿造功能菌没有表现出明显的抑制效果，证明其可以通过控制乳酸菌生物量来控制乳酸含量，且不干扰白酒正常生产，是潜在的乳酸含量控制物质。该研究对白酒生产中乳酸含量的控制提供了新的思路和理论指导。

关键词：宏基因组乳酸乳酸菌 Transwell 共培养乳酸链球菌素抑菌

基于HS-SPME-GC×GC-TOFMS技术解析不同年份白兰地原酒香气组分特征

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食品与发酵工业 2024年

作者：周君梦祝思梦车金名吴昊霖翁含之刘钰浩张葆春唐柯江南大学生物工程学院酿造微生物与应用酶学研究室烟台张裕集团有限公司

为明确陈酿时间对白兰地香气的影响，该文采用顶空固相微萃取结合全二维气相色谱质谱联用（headspace solid-phase microextraction with comprehensive two-dimensional gas chromatography/time-of-flight mass spectrometry， HS-SPME-GC×GC TOFMS）技术对9个不同陈酿时间白兰地原酒的挥发性成分进行测定分析。结果显示：在所有样品中共定性得到495种挥发性化合物，陈酿0年样品中种类最少（275种），陈酿18年最多（318种），挥发性化合物种类表现出随着陈酿时间的延长而增多的趋势。不同类别香气化合物总含量随陈酿时间的变化不尽相同，其中醇类、醛类、萜烯类、含硫化合物含量随陈酿时间的延长逐渐下降，酸类化合物含量逐渐上升。主成分分析结果表明，不同年份酒样随酒龄呈现趋势性变化，而陈酿初期（0～1年）香气变化较大。基于单因素方差分析，共筛出268个差异代谢物，其中呈现果香、香料、烘培等香气特征的化合物在陈年酒中更为突出，而呈现花香、植物香气特征的化合物含量普遍随储存时间而不断降低。该研究较为系统的分析了陈酿时间对白兰地中香气物质组分的影响，研究不仅可以丰富白兰地风味化学的理论体系，同时也为白兰地生产中风味调控提供数据基础与理论依据。

关键词：白兰地香气陈酿时间全二维气相色谱-飞行时间质谱主成分分析

白酒摄入对小鼠肠道Akkermansia muciniphila数量的影响

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食品与发酵工业 2024年第6期50卷 1-6页

作者：成津燕方程徐岩江南大学生物工程学院酿造微生物与应用酶学研究室江苏无锡214122 江南大学工业生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122

白酒是我国优势传统发酵食品,经固态发酵蒸馏而来,富含微生物发酵产物。然而,作为一种酒精饮料,白酒过量饮用会导致酒精性肝脏疾病(alcoholic liver disease,ALD)。Akkermansia muciniphila是一种专性厌氧的革兰氏阴性菌,为哺乳动物肠... 详细信息

白酒是我国优势传统发酵食品,经固态发酵蒸馏而来,富含微生物发酵产物。然而,作为一种酒精饮料,白酒过量饮用会导致酒精性肝脏疾病(alcoholic liver disease,ALD)。Akkermansia muciniphila是一种专性厌氧的革兰氏阴性菌,为哺乳动物肠道中最丰富的微生物之一,被认为是新一代益生菌,同时是ALD发病过程中的关键微生物。该研究以C57BL/6 J小鼠为研究对象,建立了白酒及酒精灌胃干预的小鼠模型;采用实时荧光定量PCR技术,使用系列浓度梯度的重组质粒构建标准曲线,建立了肠道A.muciniphila绝对定量的分析方法;测定了小鼠肠道A.muciniphila的数量随白酒干预的变化规律,并比较了白酒干预与酒精干预之间的差异。结果表明,白酒与酒精摄入均会导致小鼠肠道A.muciniphila数量的减少,且随造模时间逐步下降;同等酒精剂量条件下,白酒组小鼠肠道A.muciniphila的数量高于酒精组,暗示白酒中的成分可以保护酒精诱导的肠道A.muciniphila数量下降。该研究为A.muciniphila改善酒精引起相关损伤提供了理论基础,并为挖掘白酒中有益活性物质的必要性以及为白酒中的活性物质提升肠道中有益微生物的数量及阐明活性物质的功能提供理论依据。

关键词： Akkermansia muciniphila 肠道微生物白酒实时荧光定量PCR

采用顶空固相微萃取结合全二维气相色谱飞行时间质谱解析不同等级中高温大曲的挥发性组分差异特征

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食品与发酵工业 2024年

作者：王高伟曹润洁陈双徐岩江南大学生物工程学院酿造微生物与应用酶学研究室安徽古井贡酒股份有限公司

采用定量描述分析和顶空固相微萃取结合全二维气相色谱-飞行时间质谱技术对不同等级的中高温大曲香气感官差异特征和挥发性组分差异特征进行解析。感官描述分析表明一级大曲的烘焙、粮香、木香和烟熏香气比较突出；二级大曲甜香比较突... 详细信息

采用定量描述分析和顶空固相微萃取结合全二维气相色谱-飞行时间质谱技术对不同等级的中高温大曲香气感官差异特征和挥发性组分差异特征进行解析。感官描述分析表明一级大曲的烘焙、粮香、木香和烟熏香气比较突出；二级大曲甜香比较突出；三级大曲的泥土、蘑菇和酸腐味比较突出。在大曲中共鉴定出270种潜在香气化合物，一级大曲中的萜烯类、酯类、醇类和吡嗪类等物质种类较二级和三级大曲丰富。通过显著性分析发现，一级大曲中2，3-二甲基吡嗪、2，6-二甲基吡嗪、苯乙醛、(E，E)-2，4-壬二烯醛、愈创木酚、香兰素和4-乙烯基愈创木酚等物质含量较为突出；二级大曲中丙酸乙酯和2-辛酮等物质含量较为突出；三级大曲中土味素、2-异丙基-3-甲氧基吡嗪、1-辛烯-3-醇、1-辛烯-3-酮、丁酸和异戊酸等物质含量较为突出。偏最小二乘回归分析结果显示不同等级中高温大曲的感官特征与香气化合物之间有较为明显的关联性。通过对不同等级中高温大曲挥发性组分差异的研究，可为量化评价大曲香气质量以及完善质量评价体系提供参考。

关键词：中高温大曲全二维气相色谱-飞行时间质谱感官分析挥发性组分特征

米香型白酒酿造过程微生物群落及其代谢功能特征

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食品与发酵工业 2024年

作者：王云班世博吴群徐岩江南大学生物工程学院酿造微生物学与应用酶学研究室工业生物技术教育部重点研究室

米香型白酒酿造过程主要以固态糖化，半固态发酵的方式进行，为揭示该过程微生物群落特征，该研究通过高通量测序技术解析米香型白酒的微生物群落多样性和演替规律，糖化、发酵过程中优势真菌属为Saccharomyces、Saccharomycopsis和Rhiz... 详细信息

米香型白酒酿造过程主要以固态糖化，半固态发酵的方式进行，为揭示该过程微生物群落特征，该研究通过高通量测序技术解析米香型白酒的微生物群落多样性和演替规律，糖化、发酵过程中优势真菌属为Saccharomyces、Saccharomycopsis和Rhizopus、优势细菌属为Lactobacillus、Pediococcus和Weissella。该阶段细菌多样性高于真菌多样性，发酵前期微生物快速富集。通过演替距离表征微生物动力学表明糖化过程真菌演替剧烈，发酵过程细菌演替剧烈。通过PICURSt2预测糖化、发酵过程中细菌群落功能进而探究米香型白酒酿造过程潜在的代谢功能特征，代谢功能主要集中在碳水化合物代谢、氨基酸代谢、核苷酸代谢、膜转运、复制和修复、翻译等途径。相关性分析表明Lactobacillus是米香型白酒代谢功能贡献最大的微生物属，参与11种代谢。随着发酵进行，细菌属的碳水化合物代谢活跃，葡萄糖、乙醇和乳酸是判断米香型白酒酿造进程的重要指标，主要由糖酵解/糖异生代谢途径产生。该研究对该途径进行解析发现丙酮酸转化为乙酰辅酶A和乳酸、乙醛转化为乙醇的功能酶相对丰度逐渐增加，糖化为发酵提供合适的功能微生物群落结构及功能类别以保证发酵过程顺利进行。该研究有助于解析米香型白酒酿造机制，为进一步控制与提升米香型白酒品质提供理论依据。

关键词：米香型白酒代谢功能特征高通量测序 PICURSt2 微生物群落结构

不同酵母发酵的白兰地基酒在蒸馏前后的香气分析

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食品与发酵工业 2024年第7期50卷 250-258,I0006-I0013页

作者：马玥吴元张葆春申春华于立娜巩传斌李成林唐柯江南大学生物工程学院酿造微生物与应用酶学研究室江苏无锡214122 烟台张裕集团有限公司山东烟台264000

本研究旨在探究以不同酵母(71B、KD、F33、K1、FC9DP、D254、FC9)酿造的新疆产区的白兰地基酒及其新蒸馏白兰地原酒在挥发性风味物质及香气特征的差异。通过对不同样品进行全二维气相色谱-飞行时间质谱分析结合感官定量描述分析。结果显... 详细信息

本研究旨在探究以不同酵母(71B、KD、F33、K1、FC9DP、D254、FC9)酿造的新疆产区的白兰地基酒及其新蒸馏白兰地原酒在挥发性风味物质及香气特征的差异。通过对不同样品进行全二维气相色谱-飞行时间质谱分析结合感官定量描述分析。结果显示,添加酵母D254的基酒香气物质总量最高,果香、花香、木质香气特征更突出;在蒸馏后,添加酵母FC9和FC9DP的酒样香气属性更为丰富,其中花香、果香、木质香气属性突出,此外,FC9DP酒样香气化合物相对含量也最高。对比蒸馏前后的基酒,结果显示,除了酚类化合物及内酯类化合物,大部分香气化合物的相对含量皆在蒸馏后有所增加,其中FC9DP样品的酯类、醇类、酸类及萜烯类化合物增加最为明显。此外,经过蒸馏,基酒去除了生青味和酸味的不良气味特征,香气品质有所改善。该研究可为白兰地酿造工艺的进一步改进提供数据参考。

关键词：白兰地香气化合物香气蒸馏酵母

李渡特香型大曲层次间微生物群落结构与风味物质变化规律研究

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食品与发酵工业 2024年第4期50卷 1-9页

作者：杜姝颖鲍文涛吴立平朱栋才杨涛李杰李国城任聪徐岩江南大学生物工程学院酿造微生物学与应用酶学研究室江苏无锡214122 江西李渡酒业有限公司江西南昌331725

目前对于特香型大曲不同层次间微生物群落结构和数量变化特征,及其与风味物质的关联性尚不清晰。该研究运用绝对定量和相对定量扩增子测序技术,揭示特香型大曲不同层次结构的微生物组成及变化规律,并对主要细菌和真菌的来源进行了溯源... 详细信息

目前对于特香型大曲不同层次间微生物群落结构和数量变化特征,及其与风味物质的关联性尚不清晰。该研究运用绝对定量和相对定量扩增子测序技术,揭示特香型大曲不同层次结构的微生物组成及变化规律,并对主要细菌和真菌的来源进行了溯源分析。同时运用顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用技术(headspace solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS),比较分析大曲不同层次的风味化合物含量。结果表明,曲心的细菌总生物量显著低于曲皮和中层,为曲皮的55%,中层的53%。魏斯氏菌属(Weissella)、乳杆菌属(Lactobacillus)和肠杆菌属(Enterobacter)为曲皮的主要细菌类型,高温放线菌属(Thermoactinomyces)为曲心的特征优势细菌,而糖多孢菌属(Saccharopolyspora)在中层和曲心含量远高于曲皮。伊萨酵母属(Issatchenkia)和丝孢毕赤酵母属(Hyphopichia)为曲皮的主要酵母,曲霉属(Aspergillus)为曲心的优势霉菌。曲心的醇类、醛酮类、吡嗪类和醚酚类的总含量均高于曲皮和中层,而曲皮的酯类的总含量高于曲心。该项研究结果为优化特香型大曲制曲工艺,进而运用生态发酵技术提升大曲品质提供了重要参考。

关键词：特香型大曲微生物群落绝对定量风味化合物微生物溯源

理性设计提高青霉内切多聚半乳糖醛酸酶的催化活力

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食品与发酵工业 2024年

作者：毛心怡徐岩喻晓蔚江南大学生物工程学院酿造微生物与应用酶学研究室江南大学工业生物技术教育部重点实验室

内切多聚半乳糖醛酸酶是果胶酶中研究最为广泛的酶之一，可以特异性水解多聚半乳糖醛酸链的α-1，4-糖苷键，生成不同聚合度的寡聚半乳糖醛酸，对提高果胶的附加值具有重要意义。目前关于内切多聚半乳糖醛酸酶的研究仍然较少，且其催化... 详细信息

内切多聚半乳糖醛酸酶是果胶酶中研究最为广泛的酶之一，可以特异性水解多聚半乳糖醛酸链的α-1，4-糖苷键，生成不同聚合度的寡聚半乳糖醛酸，对提高果胶的附加值具有重要意义。目前关于内切多聚半乳糖醛酸酶的研究仍然较少，且其催化活力和热稳定性不佳是限制其工业化应用的主要因素。课题组前期研究获得了青霉Penicillium arizonens来源的内切多聚半乳糖醛酸酶基因pePGB，并在毕赤酵母中实现了异源表达。由于其催化活力仅处于同类酶的中等水平，该研究主要针对其催化活力进行了改造。首先对其底物结合口袋亚位点的氨基酸进行了丙氨酸突变，基于突变结果及序列比对，选择了相应的突变热点进行理性设计，筛选获得了3个酶活力提高的突变体V248L、V248R和G111R，有序叠加后获得最佳突变体G111R/V248R，比活力和催化效率(kcat/Km)分别为野生型的1.84和2.06倍。随后通过同源建模及分子对接分析，248位的缬氨酸突变为精氨酸后，与底物形成了2个氢键，增强了酶与底物相互作用；而G111R突变未直接对酶与底物的相互作用造成影响，但可能与248位的精氨酸存在协同作用，共同增加了底物口袋的电正性，从而提高了与负电荷底物的结合力，进而提高了酶的催化活力。该研究为该酶后续在果汁加工等行业的应用奠定了重要基础，也为理性设计提高酶催化活力提供了参考价值。

关键词：内切多聚半乳糖醛酸酶理性设计定点突变催化活力分子对接