豆豉中风味蛋白酶菌株的筛选及混菌发酵剂的研究

来源 :上海海洋大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:JK0803_lichunfeng
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本研究针对传统豆豉发酵周期长,发酵质量不稳定及发酵产品含盐量过大等问题,从传统发酵豆豉中筛选风味较好的高蛋白酶活菌株B3。后将高蛋白酶活菌株B3和筛选获得的优良乳酸菌WUH7进行混菌发酵剂的研究,旨在研究出一种新型混合发酵剂,以此缩短豆豉的发酵周期,提高豆豉的风味与质量,为实现豆豉工业化生产提供理论研究基础。此外,对高蛋白酶活菌株B3进行全基因组测序,检索到豉香风味基因AprX和ampS,为豆豉产生的豉香从基因层面提供理论验证,也为后续豉香风味基因的克隆、表达进行菌株改良提供理论依据。本文研究内容主要分为以下四个部分:第一部分为高蛋白酶活菌株的筛选。传统发酵豆豉因发酵菌种不同,可分为细菌型和霉菌型。利用透明圈法及蛋白酶活测定分别从两类豆豉中进行筛选,结果发现细菌型豆豉中筛选的菌株为芽孢杆菌属:Bacillus amyloliquefaciens strain B3(Genbank序列号MZ723401),蛋白酶活为185.6 U/mL;Bacillus velezensis strain J2(Genbank序列号MZ749736),蛋白酶活为148.0 U/mL。霉菌型豆豉中筛选的菌株为横梗霉属:Lichtheimia ramosa strain OM1(Genbank序列号MZ771199),蛋白酶活为15.9 U/mL;Lichtheimia corymbifera strain CM1(Genbank序列号MZ754444),蛋白酶活为22.2 U/mL。第二部分为单菌发酵筛选风味较好的高蛋白酶活菌株。将上述四种优势菌株分别培养后接种大豆,在45℃下发酵35天,制成豆豉成品。发酵过程中进行pH、总酸、氨基酸态氮、总氨基酸含量、中性蛋白酶活以及菌落总数的监测,后对成品进行大豆异黄酮、总酚含量以及抗氧化性能的检测。同时增加对豆豉成品的感官评价以及风味物质的测定,通过上述指标来确定豆豉最佳风味发酵菌株。通过对豆豉单菌发酵35天过程中质量指标的监测,结果发现pH、中性蛋白酶活、菌落总数以及总氨基酸含量呈现先上升后下降的变化趋势,而总酸、氨基酸态氮含量呈现逐渐上升的变化趋势。四种豆豉成品的总酸及氨基酸态氮含量均达到产品标准规定的2.5 g/100 g以下和0.4 g/100 g以上。四种单菌发酵豆豉产品在发酵35天之后,产品质量均良好稳定,其中细菌型豆豉较快达到稳定状态且拥有较高生产总酸以及氨基酸态氮等呈味物质的能力。通过对豆豉单菌发酵成品抗氧化物质及性能的检测,结果发现,与市售干豆豉比较,四种单菌发酵豆豉的大豆异黄酮含量均超过市售豆豉,而总酚含量仅菌株CM1发酵豆豉明显低于市售豆豉以及其他三种发酵豆豉。其中大豆异黄酮含量最高为B3发酵豆豉,市售豆豉与其余三种发酵豆豉总酚含量水平相同。通过对DPPH、ABTS自由基的抑制率以及总还原能力的检测,结果表明,B3发酵豆豉与市售豆豉的DPPH自由基抑制率较高,其他菌株发酵豆豉稍弱。四种发酵豆豉的ABTS自由基清除率以及总还原能力均高于市售豆豉,其中CM1发酵豆豉ABTS自由基清除率最高,J2发酵豆豉总还原能力潜力最大。同时抗氧化能力随着样品浓度的增加而增加。通过对豆豉单菌发酵成品感官评价及风味物质的测定,结果发现,细菌型发酵豆豉整体在风味、外观、颜色、滋味方面达到平衡,靠近市售豆豉表征,均优于霉菌型发酵豆豉。通过游离氨基酸含量的测定发现,四种单菌发酵豆豉的游离氨基酸含量均明显高于市售豆豉,但细菌型豆豉呈鲜甜味氨基酸和呈苦甜味氨基酸含量均较少,CM1发酵豆豉呈鲜甜味氨基酸和呈苦甜味氨基酸含量都较多,OM1发酵豆豉则呈现两类氨基酸含量前少后多的趋势。总体上单菌发酵的豆豉都增加了较多的苦味氨基酸。通过GC-MS检测发现,市售豆豉风味种类多于各单菌发酵豆豉,细菌型豆豉检测出较多的酮类、酯类、醛类,其中检测出特征风味物质2-甲基丁醛和苯乙醛,而霉菌型豆豉检测出较多的酸类,例如异丁酸、2-甲基己酸、3-甲基戊酸等,影响豆豉成品的风味及口感。第三部分为混菌发酵剂的研究。内容主要分为混菌发酵剂的工艺优化以及质量风味对比研究。混菌发酵剂采用上述最优风味蛋白酶菌株B3以及筛选的最优乳酸菌WUH7,以接种量、接种比例和加盐量为单因素进行单因素实验,以总酸、氨基酸态氮以及感官评价为指标。后利用Design Expert 8.0.6软件,以氨基酸态氮含量(Y1)和总酸含量(Y2)为响应指标,设计三因素三水平实验,获得17种发酵条件,验证最优发酵条件。最优发酵条件为:接种比例B3:WUH7为1:2.2,接种量为1.1%,加盐量为5.6 g/100g,在37℃下制曲发酵48 h,后于相同温度下密封发酵15天。以最优发酵条件下的混菌发酵剂、B3菌株以及市售菌株NA1为培养物分别进行豆豉发酵,对比结果表明混菌发酵剂培养的豆豉拥有较好的质量指标参数以及优良风味,有一定的发酵潜力。第四部分为高蛋白酶活菌株B3的生物信息学分析。本研究通过筛菌,筛选出了一株风味较好的高蛋白酶活菌株B3,并对其进行了全基因组测序分析,进而筛选到了风味酶基因:编码丝氨酸蛋白酶的AprX基因和编码氨肽酶的ampS基因。以解淀粉芽孢杆菌B3 AprX基因和ampS基因为研究对象,利用生物信息学方法预测分析了其编码的丝氨酸蛋白酶和氨肽酶的氨基酸组成、理化性质及其高级结构等,进一步分析AprX和ampS编码的丝氨酸蛋白酶和氨肽酶的特性,为后续豉香风味基因的克隆、表达进行菌株改良等提供理论依据。
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