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《仲恺农业工程学院》 2016年
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广东客家黄酒产γ-氨基丁酸的影响因素及代谢调控研究

黄敏欣  
【摘要】:广东客家黄酒是集营养保健为一体的低度酿造酒,γ-氨基丁酸(GABA)是客家黄酒中的一种功能性成分。GABA具有提高记忆力、降血压、活化肝肾及防止动脉硬化等功能,市场潜力巨大,因此有必要对广东客家黄酒中GABA进行研究。本文从广东客家黄酒酿造用的红曲、原料大米、发酵工艺以及微生物代谢调控入手,对客家黄酒中GABA进行研究。(1)红曲对广东客家黄酒产GABA的影响。研究酒曲的发酵性能和红曲对客家黄酒发酵及GABA含量的影响,分离红曲中的微生物并对其进行生化鉴定及16S rDNA分子鉴定,最后研究微生物产GABA的能力。研究结果表明,红曲糖化力和液化力最高,酯化力较低;酒药的糖化力和液化力最低;麦曲酯化力高。红曲对广东客家黄酒发酵过程中总糖、总酸、pH、氨基酸态氮、酒精度、GABA含量影响较大,添加红曲与麦曲、酒药共酵的客家黄酒在发酵过程中微生物的代谢活动旺盛,pH、酒精度较低,总糖、总酸、氨基酸态氮、GABA含量较高,其中GABA含量是未添加红曲的黄酒2.16倍。从红曲中分离出红曲霉、酵母和植物乳杆菌,它们都具有产GABA的能力,其中红曲霉产GABA能力较强,达到43.94mg/L,植物乳杆菌次之,酵母最少,为9.85mg/L。(2)原料大米对广东客家黄酒产GABA的影响。利用扫描电镜分析糯米、粳米、籼米的原料及其蒸煮米饭的微观结构,并研究糯米、粳米、籼米对客家黄酒发酵过程中总糖、总酸、氨基酸态氮、GABA含量及谷氨酸脱羧酶(GAD)酶活性的影响。结果表明,糯米颗粒排列较整齐,粳米颗粒体积较大且堆积在一起,籼米颗粒排列疏松且有明显间隙。蒸煮后糯米和粳米由固态变为熔融的液态,糯米孔洞数量多、孔径小且密而均匀,籼米固态物质厚度大,仍保留有大颗粒未糊化。因此糯米和粳米在加热时易于糊化,易于吸收水分、糖化分解及发酵,在酿酒过程中易被微生物利用来进行代谢活动。在总糖、总酸、氨基酸态氮指标下,糯米、粳米、籼米都适合酿制客家黄酒,但糯米黄酒、粳米黄酒总糖和氨基酸态氮含量较高,因此在糯米黄酒、粳米黄酒发酵过程中,微生物的生命活动较剧烈;发酵过程中,GABA含量糯米黄酒最高,粳米黄酒次之,籼米黄酒最低;贮藏一个月后,糯米黄酒GABA含量达到260.45mg/L,分别为粳米黄酒、籼米黄酒的1.13倍、1.44倍。糯米、粳米黄酒的GAD酶活性较大且两者接近,而籼米GAD酶活性较小,与糯米、粳米相差较大。(3)发酵工艺对广东客家黄酒产GABA的影响。研究红曲添加量、主酵温度、主酵时间对客家黄酒产GABA的影响,并用响应面分析法对客家黄酒产GABA的发酵工艺条件进行优化。结果显示,红曲添加量、主酵温度、主酵时间对客家黄酒中GABA含量有较大影响,响应面分析法优化红曲添加量、主酵温度、主酵时间三个因素得到模型方程:y=298.36+40.84*A+27.68*B+5.02*C-14.10*A*B+11.71*A*C+52.21*B*C-41.44*A2-26.54*B2-30.01*C2(其中,A为红曲添加量,B为主酵温度,C为主酵时间),确定了最佳发酵工艺条件为红曲添加量6.5%,主酵温度32℃,主酵时间6d,此条件下酿造的广东客家黄酒中GABA含量达到309.09mg/L,高于市售客家黄酒,且电子舌分析得到工艺优化黄酒与市售黄龙客家甜黄酒在滋味上差异不大。(4)广东客家黄酒产GABA的代谢调控。监测客家黄酒发酵过程和主酵阶段GABA和GAD酶的动态变化,并通过外源添加谷氨酸(Glu)、丙氨酸(Ala)、抗坏血酸对微生物产GABA进行代谢调控。研究结果表明,客家黄酒GABA含量在发酵过程中呈动态变化,主发酵阶段GABA含量增加较快,加米酒进入后发酵,GABA含量急剧下降而后呈波动状态,到30d时GABA含量上升到310mg/L左右。主酵阶段GABA含量和GAD酶活性大幅度上升,因为此阶段微生物生命活动旺盛,产生更多的代谢产物。适量外源添加Glu、Ala、抗坏血酸对酒醪中GABA有影响,在第2d外源添加3%Glu,发酵过程中酒醪GABA含量较高,发酵6d后,GABA含量达到403.63mg/L,比CK组提高了48.96%,这说明Glu作为底物在GAD酶作用下生成GABA,在发酵第2d时添加3%底物Glu能显著地提高酒醪中GABA含量;第4d外源添加1%Ala,发酵6d后,GABA含量达到最高,为360.3mg/L,比CK组提高了32.97%,这说明Ala作为GABA发生转氨反应的生成物,在发酵第4d时添加1%Ala能促进GABA的积累;第6d外源添加1%抗坏血酸,GABA含量达到最高,为355.2mg/L,GAD酶活性达到最高,为3.22μmol/h?ml,这说明抗坏血酸调节酒醪pH,使得GAD酶处于最适pH范围内,提高了GAD酶活性,较好地促进了GABA积累。
【关键词】:广东客家黄酒 GABA 影响因素 代谢调控
【学位授予单位】:仲恺农业工程学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TS262.4
【目录】:
  • 摘要4-6
  • Abstract6-13
  • 第一章 绪论13-24
  • 1.1 广东客家黄酒介绍13-18
  • 1.1.1 广东客家黄酒的简介13
  • 1.1.2 广东客家黄酒的特点13-14
  • 1.1.3 广东客家黄酒的功能性成分14-18
  • 1.2 红曲微生物18-19
  • 1.3 酿酒原料19-20
  • 1.4 广东客家黄酒的生产工艺20-21
  • 1.5 广东客家黄酒的研究现状21
  • 1.6 课题研究目的意义及内容21-24
  • 1.6.1 研究目的意义21-22
  • 1.6.2 主要研究内容22-24
  • 第二章 红曲对广东客家黄酒产γ-氨基丁酸的影响24-45
  • 2.1 引言24
  • 2.2 实验材料24-26
  • 2.2.1 实验原料24
  • 2.2.2 主要试剂24-26
  • 2.2.3 试验仪器与设备26
  • 2.3 实验方法26-29
  • 2.3.1 红曲对客家黄酒发酵的影响26-27
  • 2.3.2 红曲对客家黄酒产γ-氨基丁酸的影响27
  • 2.3.3 红曲中微生物的分离与鉴定27-28
  • 2.3.4 红曲中微生物产 γ-氨基丁酸能力的研究28-29
  • 2.3.5 数据分析与处理29
  • 2.4 实验结果29-43
  • 2.4.1 酒曲发酵性能的分析29
  • 2.4.2 红曲对客家黄酒发酵过程中各项指标的影响29-34
  • 2.4.3 红曲对客家黄酒发酵过程中 γ-氨基丁酸含量的影响34-38
  • 2.4.4 红曲中微生物的分离与鉴定38-42
  • 2.4.5 红曲中微生物产 γ-氨基丁酸能力的分析42-43
  • 2.5 本章小结43
  • 2.6 讨论43-45
  • 第三章 原料大米对广东客家黄酒产γ-氨基丁酸的影响45-56
  • 3.1 引言45
  • 3.2 实验材料45-47
  • 3.2.1 实验原料45
  • 3.2.2 主要试剂45-46
  • 3.2.3 试验仪器与设备46-47
  • 3.3 实验方法47-49
  • 3.3.1 不同原料大米的微观结构观察47
  • 3.3.2 不同原料大米对客家黄酒发酵过程中各项指标的影响47
  • 3.3.3 不同原料大米对客家黄酒发酵过程中 γ-氨基丁酸含量的影响47-48
  • 3.3.4 不同原料大米对客家黄酒发酵过程中GAD酶活性的影响48
  • 3.3.5 数据分析与处理48-49
  • 3.4 实验结果49-55
  • 3.4.1 不同原料大米的微观结构观察49-50
  • 3.4.2 不同原料大米对发酵过程中总糖含量的影响50-51
  • 3.4.3 不同原料大米对发酵过程中总酸含量的影响51-52
  • 3.4.4 不同原料大米对发酵过程中氨基酸态氮含量的影响52-53
  • 3.4.5 不同原料大米对发酵过程中 γ-氨基丁酸含量的影响53-54
  • 3.4.6 不同原料大米对发酵过程中GAD酶活性的影响54-55
  • 3.5 本章小结55
  • 3.6 讨论55-56
  • 第四章 发酵工艺对广东客家黄酒产γ-氨基丁酸的影响56-68
  • 4.1 引言56
  • 4.2 实验材料56-57
  • 4.2.1 实验原料56
  • 4.2.2 主要试剂56-57
  • 4.2.3 试验仪器与设备57
  • 4.3 实验方法57-59
  • 4.3.1 广东客家黄酒生产工艺57
  • 4.3.2 客家黄酒中 γ-氨基丁酸的检测57
  • 4.3.3 红曲添加量对客家黄酒产γ-氨基丁酸的影响57-58
  • 4.3.4 主酵温度对客家黄酒产γ-氨基丁酸的影响58
  • 4.3.5 主酵时间对客家黄酒产γ-氨基丁酸的影响58
  • 4.3.6 响应面优化客家黄酒产 γ-氨基丁酸的发酵工艺条件58
  • 4.3.7 电子舌分析客家黄酒的口感品质58
  • 4.3.8 数据分析与处理58-59
  • 4.4 实验结果59-66
  • 4.4.1 红曲添加量对 γ-氨基丁酸含量的影响59-60
  • 4.4.2 主酵温度对 γ-氨基丁酸含量的影响60-61
  • 4.4.3 主酵时间对 γ-氨基丁酸含量的影响61-62
  • 4.4.4 响应面优化客家黄酒的发酵工艺条件62-64
  • 4.4.5 验证试验64
  • 4.4.6 工艺优化黄酒与市售客家黄酒 γ-氨基丁酸含量的比较64-65
  • 4.4.7 工艺优化黄酒与市售客家黄酒的电子舌分析65-66
  • 4.5 本章小结66-67
  • 4.6 讨论67-68
  • 第五章 广东客家黄酒产γ-氨基丁酸的代谢调控研究68-83
  • 5.1 引言68
  • 5.2 实验材料68-70
  • 5.2.1 实验原料68
  • 5.2.2 主要试剂68-69
  • 5.2.3 试验仪器与设备69-70
  • 5.3 实验方法70-72
  • 5.3.1 广东客家黄酒的酿造70
  • 5.3.2 广东客家黄酒发酵过程中 γ-氨基丁酸的动态变化70
  • 5.3.3 主酵阶段 γ-氨基丁酸和GAD酶活性的动态变化70
  • 5.3.4 主酵阶段谷氨酸对客家黄酒产 γ-氨基丁酸的影响70
  • 5.3.5 主酵阶段丙氨酸对客家黄酒产 γ-氨基丁酸的影响70-71
  • 5.3.6 主酵阶段抗坏血酸对客家黄酒产 γ-氨基丁酸和GAD酶活性的影响71
  • 5.3.7 数据分析与处理71-72
  • 5.4 实验结果72-81
  • 5.4.1 客家黄酒发酵过程中 γ-氨基丁酸的动态变化72-73
  • 5.4.2 主酵阶段 γ-氨基丁酸和GAD酶活性的动态变化73-74
  • 5.4.3 主酵阶段谷氨酸对 γ-氨基丁酸含量的影响74-76
  • 5.4.4 主酵阶段丙氨酸对 γ-氨基丁酸含量的影响76-78
  • 5.4.5 主酵阶段抗坏血酸对γ-氨基丁酸含量和GAD酶活性的影响78-81
  • 5.5 本章小结81
  • 5.6 讨论81-83
  • 结论83-85
  • 参考文献85-91
  • 攻读硕士学位期间取得的研究成果91-92
  • 致谢92-93
  • 附件93-94

【参考文献】
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