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白酒窖泥中纤维素酶产生菌的筛选及在白酒发酵中的应用

马翠苹  
【摘要】:白酒生产的原料主要有玉米、高粱等,通常为了保持酒醅的水分和含氧量,需要添加适量的稻壳等辅料,以起到疏松酒醅、扩大发酵界面的作用。这些原料中含有的纤维素不能被酵母直接利用。利用纤维素酶产生菌将这些纤维素降解为葡萄糖,再经酵母的代谢作用最终生成酒精,这样不仅能够节约成本、提高粮食利用率、还能够降低醪液粘度、缩短发酵周期并且提高白酒出酒率。由此可见,纤维素酶产生菌在白酒生产中发挥着重要的作用。此外,白酒中浓郁的香气主要来自于发酵中后期酯化增香期,细菌在这个时期进行大量增殖。所以从窖泥中筛选既能产纤维素酶又具有白酒增香作用的纤维素酶产生细菌更具有现实意义。本课题是以黑龙江省富裕老窖酒业有限公司提供的窖泥(1 988年窖池)为试验材料,利用生态学原理进行采样。以CMC-Na为选择性培养基,采用经典的微生物分离、纯化技术,获得纤维素酶产生菌的纯培养物。利用形态学指标、生理生化指标对窖泥中纤维素酶产生菌的多样性进行初步分析。经透明圈法和纤维素酶活力测定的方法,筛选出高产纤维素酶的细菌。利用分子鉴定技术确定菌株的种属关系。再通过菌株产其他酶活力、产香功能性的综合分析,获得一株应用于液体白酒发酵的目的菌株,然后对其培养条件进行优化,以提高产纤维素酶活力,并初步将该目的菌株应用于液体白酒发酵。分析窖泥中纤维素酶产生菌的分布情况可知:主要是细菌和真菌,其中细菌有芽孢杆菌属、类芽孢杆菌属、和短芽孢杆菌属。真菌有曲霉属、青霉属和犁头霉属。经真菌ITS序列分子鉴定,AZ8为Penicillium chrysogenum strain(产黄青霉),AZ10为Aspergillus sydowii(聚多曲霉)。基于细菌繁殖速度快、发酵产酶周期短,易于培养,所以最终筛选出4株高产纤维素酶活力的细菌。经16SrDNA分子鉴定,NA21 和NB29均为Bacillus subtilis(枯草芽孢杆菌)、NA48为Bacillus amyloliquefaciens(解淀粉芽孢杆菌)、NC40 为 Genbacillus stearothermophilus(嗜热脂肪地衣芽孢杆菌)。综合菌株的产其他酶活力和产香功能性分析,确定NB29为的目的菌株。以NB29为实验菌株,单因素法优化最佳培养条件为:培养时间18h、摇床转速140r/min、培养温度37℃、接种量4%。响应面法优化发酵培养基成分,确定三个显著影响因子及浓度分别是:葡萄糖为3.621g/100mL、KH2P04为0.183g/100mL、CaCl2为0.062g/100 mL,此时菌体含量达到5.067×1010cfu/mL、三种纤维素酶活力都能增加1倍以上。再将NB29应用于实验室以玉米粉为原料的糖化醪中进行液体白酒发酵,分析可知,原料出酒率提高了 6.13%、原料利用率提高了 9.58%;蒸馏成40%(vol)白酒,总酸、总酯量分别达到0.876 g/L、1.132g/L;乙酸乙酯含量为0.721g/L,白酒风味清香较正,口味绵甜爽净,达到国家清香型白酒的二级标准。


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