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酱香型白酒酿造过程中挥发性硫醇类化合物的含量分布

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食品与发酵工业 2024年第2期50卷 8-14页

作者：向丹华李沛祺王佳宝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江苏无锡214122

挥发性硫醇类化合物是对酱香型白酒风味品质具有重要影响的一类“量微香大”风味组分,解析酱香型白酒酿造过程中挥发性硫醇类化合物的含量分布规律,对于酱香型白酒风味品质的科学控制具有重要意义。该研究采用4,4′-联吡啶二硫醚(4,4′-... 详细信息

挥发性硫醇类化合物是对酱香型白酒风味品质具有重要影响的一类“量微香大”风味组分,解析酱香型白酒酿造过程中挥发性硫醇类化合物的含量分布规律,对于酱香型白酒风味品质的科学控制具有重要意义。该研究采用4,4′-联吡啶二硫醚(4,4′-dithiodipyridine,DTDP)衍生化结合固相萃取(solid phase extraction,SPE)前处理,通过超高效液相色谱串联质谱(ultra-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry,UPLC-MS/MS)技术,建立了酱香型白酒中9种代表性挥发性硫醇类化合物的检测方法,并对酱香型白酒酿造不同轮次(1~7轮次基酒)以及单一轮次不同时间(60 min内)蒸馏出的馏分酒中的挥发性硫醇类化合物的含量变化规律进行了解析。研究结果表明,3组不同轮次酱香型白酒中香气阈值极低的2-甲基-3-呋喃硫醇(含量范围:0.65~17.31μg/L)、糠硫醇(含量范围:16.96~26.09μg/L)等重要挥发性硫醇类化合物,随着酿造轮次的升高,其含量整体呈现一定上升的趋势。3层(上层、中层和下层)发酵酒醅蒸馏出来的馏分酒中挥发性硫醇的含量绝大部分呈现出先上升后下降的变化规律,部分硫醇含量变化稳定,蒸馏过程中的热反应促进了挥发性硫醇类化合物的生成。

关键词：挥发性硫醇类化合物衍生化 UPLC-MS/MS 酱香型白酒 SPE 定量

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代谢工程改造克雷伯氏菌生产1,3-丙二醇

生物工程学报 2024年第8期40卷 2386-2402页

作者：张少伦高聪李晓敏刘佳陈修来刘立明江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室

1,3-丙二醇是生产聚对苯二甲酸丙二醇酯(polytrimethylene terephthalate, PTT)的重要单体，目前主要通过微生物发酵法生产，但这种方法生产效率低下，限制了1,3-丙二醇的高效生物制造。为解决这一问题，本研究首先利用常压室温等离子(a... 详细信息

1,3-丙二醇是生产聚对苯二甲酸丙二醇酯(polytrimethylene terephthalate, PTT)的重要单体，目前主要通过微生物发酵法生产，但这种方法生产效率低下，限制了1,3-丙二醇的高效生物制造。为解决这一问题，本研究首先利用常压室温等离子(atmospheric room temperature plasma, ARTP)诱变技术，经过高通量筛选，成功获得了一株具有较高渗透压耐受性的菌株，其1,3-丙二醇产量达87 g/L。在此基础上，进一步筛选出了适合克雷伯氏菌的基因表达元件，并通过代谢工程改造，阻断冗余代谢支路(敲除ldhA、budA、aldA基因)，同时强化合成路径(过表达dhaB、yqhD基因)，使得改造后的工程克雷伯氏菌的1,3-丙二醇产量提升至107 g/L。最终，在5 L发酵罐中，通过优化发酵过程参数，最优工程菌株KP-FMME-6的1,3-丙二醇产量达到118 g/L，甘油转化率为42%，生产强度达到2.46 g/(h·L)。本研究为1,3-丙二醇的工业化生产提供了有效的借鉴和参考。

关键词： 1,3-丙二醇克雷伯氏菌高通量筛选代谢工程

自组装固定化多聚磷酸激酶用于合成ATP和GTP

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食品与发酵工业 2024年

作者：胥睿睿杨凤玲孙晓源卢杰王阳康振李江华江南大学未来食品科学中心江南大学糖化学与生物技术教育部重点实验室江南大学工业生物技术教育部重点实验室

多聚磷酸激酶(polyphosphate kinase)能够利用广泛分布、成本低廉且稳定的多聚磷酸盐作为磷酸基供体，用于合成ATP和GTP，后者为细胞提供必要的能量并参与合成众多含磷酸重要化合物。该文旨在借助合成生物学新技术，通过多聚磷酸激酶催... 详细信息

多聚磷酸激酶(polyphosphate kinase)能够利用广泛分布、成本低廉且稳定的多聚磷酸盐作为磷酸基供体，用于合成ATP和GTP，后者为细胞提供必要的能量并参与合成众多含磷酸重要化合物。该文旨在借助合成生物学新技术，通过多聚磷酸激酶催化、高效廉价地合成ATP和GTP。首先根据不同多聚磷酸激酶家族对不同底物催化能力的分析，筛选了属于多聚磷酸激酶第二家族、来源于Deinococcus radiodurans的聚磷酸激酶DrPPK2，验证了其同时合成ATP和GTP的活性。接着优化了反应体系中的pH、Mg2+浓度和催化温度，大幅提高了其合成GTP的效率，最高转化率超过了92%。为了简化催化流程、节约合成成本，通过添加自组装标签CipA，实现了DrPPK2的自组装固定化，通过离心可获得高纯度蛋白并实现酶的重复利用，首轮转化率大于90%，有效重复效率超过10次。该研究提供了一种方便、高效且易于扩大规模的ATP和GTP生物合成自组装固定化系统，为其他含磷酸的化合物合成提供了借鉴。

关键词：聚磷酸激酶 ATP GTP 催化体系优化自组装固定化

蜡样芽孢杆菌胶原蛋白水解酶异源表达与胶原蛋白肽酶法制备

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食品与发酵工业 2024年

作者：刘平胥睿睿黄浩唐瑶王阳康振江南大学糖化学与生物技术教育部重点实验室江南大学工业生物技术教育部重点实验室江南大学未来食品科学中心

胶原蛋白肽广泛应用于化妆品与保健品，主要依赖于物理和化学降解法制备。相比较，酶法降解制备胶原蛋白肽由于降解条件温和、分子质量可控等特点具有更大优势。该研究旨在挖掘并实现一种具有商业化潜在价值的胶原蛋白水解酶的高效表达... 详细信息

胶原蛋白肽广泛应用于化妆品与保健品，主要依赖于物理和化学降解法制备。相比较，酶法降解制备胶原蛋白肽由于降解条件温和、分子质量可控等特点具有更大优势。该研究旨在挖掘并实现一种具有商业化潜在价值的胶原蛋白水解酶的高效表达制备，实现胶原蛋白肽的酶法制备。首先，通过密码子优化合成了蜡样芽孢杆菌来源的胶原蛋白水解酶ColVD021编码基因，通过N-端序列截短优化，实现了ColVD021-Δ30在大肠杆菌中的活性表达(8.96 ± 0.21)U/mL。进一步通过优化添加金属离子Zn2+和Ca2+，ColVD021-Δ30的表达水平提高至(16.24 ± 0.21)U/mL。在此基础上，确定了ColVD021-Δ30的最适pH为7.5，最适温度为37 ℃。酶解结果表明，重组ColVD021-Δ30对不同来源的胶原蛋白均具有高降解活力，胶原蛋白肽分子质量均低于1 000 Da。此外，农副产品鸡胸软骨的酶解结果表明，ColVD021-Δ30可以直接水解粉碎的新鲜鸡胸软骨生产胶原蛋白肽。该研究实现了蜡样芽孢杆菌胶原蛋白水解酶的高效表达，并建立了胶原蛋白肽的酶法制备工艺，为工业化酶法生产胶原蛋白肽提供了解决方案。

关键词：胶原蛋白水解酶表达优化金属离子水解条件优化低分子质量胶原蛋白肽

多酶级联反应催化γ-丁内酯生成1,4-丁二醇

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应用与环境生物学报 2024年第1期30卷 167-175页

作者：郭艺鸣姜君逸潘学玮张显徐美娟杨套伟饶志明江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室无锡214122

1,4-丁二醇是一种重要的化学品中间体,已被列入NICNAS高价值量工业化学品清单(HVICL).随着1,4-丁二醇的全球市场需求量不断增加,利用微生物法合成1,4-丁二醇已成为关注热点.基于多酶级联催化构建了一条以γ-丁内酯为底物合成1,4-丁二醇... 详细信息

1,4-丁二醇是一种重要的化学品中间体,已被列入NICNAS高价值量工业化学品清单(HVICL).随着1,4-丁二醇的全球市场需求量不断增加,利用微生物法合成1,4-丁二醇已成为关注热点.基于多酶级联催化构建了一条以γ-丁内酯为底物合成1,4-丁二醇的路径,首先通过己内酯水解酶(ChnC)将γ-丁内酯水解为4-羟基丁酸,接着在羧酸还原酶(Car)的作用下,将4-羟基丁酸还原成4-羟基丁醛,随后,利用醇脱氢酶(YqhD)将4-羟基丁醛进一步还原生成1,4-丁二醇;同时通过引入了甲酸脱氢酶(FDH)构建了NADH/NAD+辅酶循环再生系统.最后对底物添加浓度、催化温度、pH和多酶添加比例进行了优化.综合3种酶的最适反应条件优化之后,在30℃、pH 7.0、酶活力添加比例为1:3:2的优化条件下,以5 g/Lγ-丁内酯为底物,1,4-丁二醇产量达到2.41 g/L,摩尔转化率为46.1%,与优化前相比分别提高了375.46%和374.79%.最后,通过底物补加试验,1,4-丁二醇的合成量最高达到6.31 g/L,摩尔转化率最高达到67.3%.本研究基于新设计的1,4-丁二醇多酶级联催化路径,实现了1,4-丁二醇酶法合成,结果有望为酶催化合成1,4-丁二醇及其高附加值衍生的产品提供一种新的思路.(图12表2参41)

关键词：多酶级联转化辅酶循环再生 γ-丁内酯 1,4-丁二醇

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新工科背景下《蒸馏酒工艺学》教学模式改革与创新

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食品与发酵工业 2024年

作者：陈双杜海范文来江南大学生物工程学院酿造微生物与应用酶学实验室

随着蒸馏酒产业的快速发展和消费者需求的不断升级，传统的《蒸馏酒工艺学》课程教学模式已无法满足新时代人才培养的需求。本文以江南大学酿酒工程专业为例，深入探讨了在新工科背景下，如何对《蒸馏酒工艺学》课程进行教学模式改革与... 详细信息

随着蒸馏酒产业的快速发展和消费者需求的不断升级，传统的《蒸馏酒工艺学》课程教学模式已无法满足新时代人才培养的需求。本文以江南大学酿酒工程专业为例，深入探讨了在新工科背景下，如何对《蒸馏酒工艺学》课程进行教学模式改革与创新。一方面，蒸馏酒产业的快速发展带来了酿造方式、技术和装备的巨大变革，传统的教材内容已无法全面反映当前产业的发展现状。另一方面，新工科教育强调培养学生的创新能力、实践能力和国际视野，这对于传统的教学模式提出了新的挑战。本文通过对国内外蒸馏酒产业发展现状、教学现状以及学生学习需求的深入分析，提出了《蒸馏酒工艺学》课程教学改革的具体措施。主要包括教材改革、教学体系优化、案例教学及信息化教学四个方面。通过这些措施，旨在解决传统教学模式中存在的问题，提高学生的学习效果，培养适应未来产业发展的高素质人才。本文的研究成果也为其他高校的酿酒工程专业教学改革提供了有益的借鉴。

关键词：蒸馏酒工艺学新工科教学改革课程体系

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实验室规模大曲发酵虚拟仿真与控制

食品与发酵工业 2024年第17期50卷 103-110页

作者：靳光远赵玉杰唐群勇孙莹周振苏吴建峰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 江苏今世缘酒业股份有限公司江苏涟水223400

高温大曲制曲工艺在改造升级时,采用架子曲生产方式下顶温下降且维持困难,而现有控温策略仅考虑散热角度,无法满足生产要求。该研究从产热角度解析大曲升温机理,在20 L固态发酵体系,探讨通气(50、100、200 L/h)对大曲发酵产热的调控效... 详细信息

高温大曲制曲工艺在改造升级时,采用架子曲生产方式下顶温下降且维持困难,而现有控温策略仅考虑散热角度,无法满足生产要求。该研究从产热角度解析大曲升温机理,在20 L固态发酵体系,探讨通气(50、100、200 L/h)对大曲发酵产热的调控效果。基于曲房热量平衡模型,基于COMSOL平台构建虚拟仿真,实现了大曲发酵的热量变化可视化。通过实验室培养箱制曲实验,对照组顶温52.23℃,通气50 L/h组顶温53.63℃,上升2.68%,通气100 L/h组顶温53.90℃,上升3.20%,通气200 L/h组顶温48.10℃,下降7.91%。经验证,对照组虚拟仿真效果较好,平均相对误差2.93%,相关系数R^(2)=0.97。而实验组仿真效果变差,证明了通气操作影响到了微生物代谢产热。研究基于虚拟仿真,结合散热和产热两个角度探讨了大曲温度的调控策略,证明了虚拟仿真技术在调控优化大曲发酵工艺方面具有应用前景,结论可为推进曲房固态发酵过程控制与优化提供参考。

关键词：大曲虚拟仿真固态发酵发酵热发酵控制

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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类型竹叶青酒中的挥发性组分

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食品与发酵工业 2024年

作者：王丽花张鑫高晓娟李文硕白艳红徐岩吴群韩英唐柯酿造微生物与应用酶学研究室工业生物技术教育部重点实验室江南大学分析实验室质量检测中心中国露酒植物提取与健康山西省重点实验室山西杏花村汾酒厂股份有限公司

该研究采用顶空固相微萃取结合全二维气相色谱飞行时间质谱，对不同类型竹叶青酒的挥发性组分进行了解析。构建了竹叶青酒风味数据库，共定性出挥发性化合物883种，进一步通过香气数据库（Flavornet和Flavor DB）筛选出具有香气特征的36... 详细信息

该研究采用顶空固相微萃取结合全二维气相色谱飞行时间质谱，对不同类型竹叶青酒的挥发性组分进行了解析。构建了竹叶青酒风味数据库，共定性出挥发性化合物883种，进一步通过香气数据库（Flavornet和Flavor DB）筛选出具有香气特征的363种香气化合物。其中酯类物质种类最多，萜类、醇类、醛类化合物次之。对不同类型竹叶青酒中香气成分的半定量浓度进行了正交偏最小二乘法判别分析，聚类热图分析和样本之间相关性等统计学分析，发现三大类产品可以明显区别，具有明显的物质特征性，竹叶青酒生产工艺的差异导致了系列产品酒之间的差异；样本之间相关性差异分析结果也表明了生产工艺的差异会导致系列产品酒之间的差异。该研究丰富了以竹叶青酒为代表露酒的风味理论体系，也为竹叶青酒的风味研究提供了理论和数据支撑。

关键词：竹叶青酒全二维气相色谱飞行时间质谱挥发性组分香气化合物统计学分析

酱香型白酒酿造过程中氨基甲酸乙酯前体来源解析

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食品与发酵工业 2024年

作者：尹子瑞赵鑫锐堵国成江南大学工业生物技术教育部重点实验室江南大学生物工程学院江南大学糖化学与生物技术教育部重点实验室江南大学未来食品科学中心

氨基甲酸乙酯（ethyl carbamate，EC）广泛存在于白酒中，由于其具有致癌性，对我国白酒品质和国民健康产生了负面影响，因此明确其形成机制十分必要。但酱香型白酒生产工艺复杂，EC的形成机制尚不清楚。该研究旨在明确酱香型白酒酿造... 详细信息

氨基甲酸乙酯（ethyl carbamate，EC）广泛存在于白酒中，由于其具有致癌性，对我国白酒品质和国民健康产生了负面影响，因此明确其形成机制十分必要。但酱香型白酒生产工艺复杂，EC的形成机制尚不清楚。该研究旨在明确酱香型白酒酿造过程中EC前体的来源，分析不同工艺阶段中的EC前体含量变化规律，为进一步明确EC的形成机制奠定基础。通过检测分析不同原辅料中EC前体含量，明确了EC前体的主要来源是大曲。通过检测分析不同工艺节点的EC及其前体的含量，明确了酱香型白酒中EC的主要形成阶段是蒸馏阶段，氰化物是蒸馏阶段的主要前体。模拟反应实验表明，高粱中的蜀黍糖苷是氰化物的主要来源，这一结论也与氰化物在发酵过程中的含量变化规律相符。最后，从白酒酒醅中筛选得到了一株与生氰糖苷形成氰化物密切相关的热带假丝酵母（Candida tropicalis）。该论文的结果为后续调控酱香型白酒中的EC含量提供了思路。

关键词：氨基甲酸乙酯酱香型白酒尿素氰化物瓜氨酸生氰糖苷