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耐酸醋酸菌的选育及高酸度发酵果醋的研究

赵会芳  
【摘要】:高酸度醋具有杀菌力强、存储和运输成本低等诸多优点,除了用作调味品以外,在食品加工、医药、家居、美容等领域均发挥着重要作用。果醋是以果品或果品加工的下脚料为原料,经微生物发酵而成的集食醋与水果的营养、保健及食疗于一体的新型黄金饮料。利用我国丰富的水果资源生产高酸度果醋不仅能解决水果运输难、存储期短等问题,有效提高水果种植和加工的经济效益,而且以果代粮酿醋可节约大量粮食。本文通过诱变筛选获得高酸度果醋醋酸菌株、并对果醋发酵条件及补料分批发酵高酸度果醋进行研究。 从自然发酵的杏果醋醪中分离醋酸菌株,并对其进行耐酒精、耐酸、耐温、产酯性能及遗传稳定性等试验,从而获得醋酸菌AFA-01,初步考察该菌株的产酸能力为5.00g/100mL。通过形态特征、培养特征观察及生理生化试验,初步确定AFA-01菌株为醋酸杆菌属(Acetobacter Beijerinck)。 使用醋酸菌AFA-01进行葡萄皮渣的醋酸发酵。使用Plackett-Burman设计筛选出影响葡萄皮渣醋酸发酵的三个主要因素,根据Box-Behnken中心组合试验设计原理,采用响应面法优化生产工艺并进行回归分析。结果表明,起始酒精度、摇床转速和发酵时间是影响醋酸发酵的重要因素。在起始酒精度7%,摇床转速147r/min,发酵时间132h的最佳工艺条件下,葡萄皮渣发酵醋醪中总酸(以醋酸计)可达5.11g/100mL。 以醋酸菌AFA-01为出发菌株,微波结合盐酸羟铵法诱变菌株,获得遗传性能稳定的突变株AFA-WH3,检测诱变前后酶活性发现,诱变后乙醇脱氢酶活力增加了94.83%,达2786u/mL,利用该诱变菌株可发酵酸度为7.35g/100mL的醋酸,产酸水平提高了43.55%。经16S rDNA保守序列分析鉴定AFA-WH3为醋酸杆菌属(Acetobacter Beijerinck)巴氏醋酸杆菌(Acetobacter pasteurianus)。 以杏果为原料,研究两步法发酵生产果醋的生产工艺,并对发酵条件进行优化。在单因素试验基础上,确定酒精发酵基质的最适料水比为1:1.5,以及果胶酶在44℃、pH4.4酶解4h的最适添加量为0.5g/L。通过L9(34)正交试验确定杏果酒精发酵的最优组合:发酵基质糖度16°Bx、酵母接种量3%、发酵温度30℃。使用AFA-WH3醋酸菌进行杏果醋的液体发酵。研究了影响醋酸发酵的诸多因素,并采用四因素二次通用旋转组合试验设计优化发酵条件,得出最优组合:初始酒精度6.7%、醋酸菌接种量13%、摇床转速153r/min、发酵温度34℃,此条件下发酵132h,总酸(以醋酸计)含量可达7.11g/100mL,较优化前提高13.8%,挥发酸(以醋酸计)为6.23g/100mL。 使用反相高效液相色谱法对果酒、果醋中草酸、酒石酸、丙酮酸、苹果酸、乳酸、乙酸、柠檬酸、富马酸、琥珀酸9种有机酸进行定性和定量分析。结果表明,不同的代谢类型和不同原料均会影响有机酸的种类和含量。杏果酒中除含有9种有机酸外,还含有多种未知有机酸,其中柠檬酸含量最高。杏果醋和葡萄皮渣果醋中均不含丙酮酸,乙酸为主要有机酸,两种果醋中有机酸组成的差别主要体现在酒石酸、乳酸和柠檬酸的含量上,杏果醋中的乳酸、柠檬酸含量较高,而葡萄皮渣果醋中酒石酸含量较高。 在摇瓶分批发酵杏果醋的试验基础上,采用摇瓶补料分批发酵法研究不同初始酒精浓度、不同补料方式对杏果醋酸发酵产酸的影响。试验结果表明,通过调整初始酒精浓度为4%,控制发酵液总乙醇浓度为7%,在发酵第48h、60h、72h分三次补加剩余杏果酒醪,醋酸发酵最终酸度可达9.02g/100mL,相比分批发酵提高了8.4%。


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