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四甲基吡嗪是甘肃凉州熏醋的主要特征风味成分之一,可以通过微生物代谢产生。本文以微生物传统分离培养法结合高通量测序技术,研究了凉州熏醋酿造过程中主要功能微生物演替规律,同时利用SPME-GC-MS方法动态跟踪分析了酿造过程中四甲基吡嗪含量的变化规律。在此基础上,采用相关性分析探究了主要功能微生物群落演替对四甲基吡嗪的影响,并以不同发酵阶段分离确定的功能微生物为菌种,开展了固态食醋模拟发酵试验,旨在为探明凉州熏醋酿造过程风味形成机理提供理论依据,并为食醋生产企业稳定产品风味和提升产品品质提供技术支撑。研究取得的主要结果如下:1.得出了凉州熏醋不同发酵阶段料醅中基础理化指标变化规律。结果表明,随着发酵的进行,料醅温度、酒精含量和还原糖均呈现一个先增加后降低的趋势,淀粉含量呈递减趋势;pH逐渐降低,总酸和氨基酸态氮含量逐渐升高;水分在发酵过程中基本保持恒定。2.明确了大曲中微生物的优势菌群组成情况。试验结果表明大曲中的主要优势微生物为Monascus、Aspergillus等霉菌以及Bacillus、Thermoactinomyces、Streptomyces和Thermoascus等耐热微生物。3.探明了凉州熏醋酿造过程中微生物群落多样性及种群演替规律。结果表明发酵前3天料醅中微生物组成变化不大,优势菌群为Saccharomyces和Lactobacillus;3~8天属于酒精发酵向醋酸发酵的过渡阶段,微生物演替较快,不同料醅中微生物组成差异较大;8~13天料醅中微生物组成较稳定,演替作用缓慢,以Acetobacter和Alternaria真菌含量最高。4.研究获得了凉州熏醋发酵过程中主要功能微生物对四甲基吡嗪形成的影响。相关性分析研究结果表明Acetobacter与四甲基吡嗪的前体物质乙偶姻相关性显著、与异硫氰酸异丁酯相关性极显著,且均呈正相关;Saccharomyces对乙偶姻和异硫氰酸异丁酯均有影响,且与乙偶姻呈正相关、与异硫氰酸异丁酯呈负相关;Lactobacillus主要参与乙偶姻的合成,其与乙偶姻呈显著正相关,而与四甲基吡嗪显著负相关。5.对分离获得的优势菌株进行食醋模拟固态发酵试验,验证了不同菌株对食醋风味形成的影响。结果发现,酵母菌、醋酸菌、乳酸菌和芽孢菌均对食醋酿造过程中四甲基吡嗪的生成有一定的影响。酵母菌可代谢生成四甲基吡嗪的前体乙偶姻和2,3-丁二醇,而醋酸菌、乳酸菌和芽孢菌均可利用料醅中的营养物质代谢生成四甲基吡嗪。综上所述,凉州熏醋酿造过程是一个多菌种参与的混合发酵过程,不同发酵阶段微生物群落组成差异较大。曲霉属、酵母属真菌以及乳杆菌属、醋酸菌属和芽孢杆菌属细菌是凉州熏醋发酵过程中的主要优势功能菌,均对凉州熏醋特征风味成分四甲基吡嗪的合成与代谢有影响。