黄浆水是传统豆制品制作过程中的主要副产品,目前我国大多数豆制品企业在生产过程中会直接排放大量的大豆黄浆水。然而黄浆水不仅化学需氧量(COD)、五日生化需氧量(BOD5)值很高,而且其中富含多种生理活性物质,直接排放不仅浪费资源,同时对环境造成极大的污染。红茶菌是主要由酵母菌和醋酸菌组成的复合菌种,利用红茶菌发酵茶糖水而成的一种酸性饮料,其味道酸甜可口,被人们认为是一种具有多种保健功效的健康饮品。近年来,红茶菌在欧美国家及日本兴起了应用和研究高潮,尤其是其抗癌解毒和增强免疫力等功能备受关注。本课题选用黄浆水作为红茶菌的发酵基质(KFSW),研究其对黄浆水发酵特性的影响以及在发酵过程中营养和功能活性物质、体外功能活性的变化,同时对红茶菌发酵黄浆水对微生物多样性的影响进行分析。从而为黄浆水资源的充分利用寻找新的途径。本文的主要研究结果如下:1、红茶菌发酵黄浆水过程中理化性质的变化以及发酵终点的确定通过测定发酵过程中的菌相生长情况、pH值、滴定酸度、还原糖和有机酸以及感官特性等指标确定红茶菌发酵终点。结果表明:黄浆水作为发酵基质为红茶菌体系的生长提供营养物质,满足生长所需,体系中酵母菌和醋酸菌随着发酵时间的延长至第6天,菌落总数呈增长趋势,而后保持稳定或略有下降。发酵体系的pH值由4.89下降至3.24。测定发酵过程中的还原糖、有机酸含量的变化情况。结果表明:红茶菌发酵黄浆水过程中,还原糖含量开始略增加,后从9.69mg/mL下降至1.37mg/mL。采用高效液相色谱的方法检测出发酵黄浆水中的4种有机酸,包括甲酸、乙酸、柠檬酸和富马酸,其中乙酸是发酵过程中产生的主要有机酸,到发酵第6天含量达5.786g/L。甲酸含量先增加至2.496g/L后减少,发酵至第8天下降至0.778g/L。与传统红茶菌发酵茶糖水相比,发酵黄浆水可检测出柠檬酸,含量在1.1-1.3 g/L。而富马酸含量无明显变化。感官评价表明发酵至第6天的发酵黄浆水外观、口感等均达到最佳状态。综合以上各项结果,确定发酵终点为第6天。采用顶空固相微萃取-气质联用法(HS-SPME-GC-MS)测定黄浆水发酵过程中挥发性物质的变化结果表明,黄浆水中原有的芳香化合物几乎都被代谢至很低或不可检测的水平,同时经红茶菌发酵后的黄浆水产生了新的带有水果气味和花香气味的酯类和醛类的挥发性物质,其中产量较高的是壬醛和十一醛,发酵黄浆水被赋予了能带来愉悦感的气味。2、采用高通量测序技术研究红茶菌发酵黄浆水的微生物多样性分别使用V1F/V3R和ITS1F/ITS2R作为细菌16S rRNA V1-V3区和真菌18S ITS1-ITS2区扩增引物,对提取的传统红茶菌和红茶菌发酵黄浆水中微生物总DNA进行PCR扩增、回收、文库构建、测序、统计分析,结果表明其细菌的Alpha多样性明显高于真菌的Alpha多样性,不同样品的微生物组成既有相似性又存在一定的差异性。细菌主要分属厚壁菌门、变形菌门中的醋酸杆菌属、驹形杆菌属和葡糖杆菌属,其中驹形杆菌属存在于所有样品中。真菌主要分属子囊菌门的毕赤酵母属、德克拉酵母属和拜耳酵母属,其中德克拉酵母属存在于所有样品中。3、红茶菌发酵黄浆水功能活性成分及功能活性的变化使用80%甲醇超声对发酵前后黄浆水进行提取,测定提取物中总黄酮含量变化,结果可得黄浆水甲醇提取物中总黄酮含量在发酵过程中呈持续增长趋势,至发酵第6天后增长速率下降,由发酵前的183.19 mg RE/L提高至264.44mg RE/L。通过高效液相色谱的方法定性定量测定黄浆水提取物中主要大豆异黄酮的变化情况。结果表明:发酵黄浆水中,游离型的苷元含量显著增加,黄豆黄素和染料木素分别从24.11 mg/L和24.63 mg/L增加至77.61 mg/L和73.34mg/L。相应地,其糖苷型的异黄酮含量减少,黄豆黄苷和染料木苷分别从55.53 mg/L和70.98 mg/L下降至22.63 mg/L和26.22 mg/L。HPLC法测定大豆异黄酮的变化趋势与总黄酮变化趋势相符。D-葡萄糖醛酸作为红茶菌中特有的功能活性物质,通过高效液相色谱的方法在红茶菌发酵黄浆水中检测到其产量随着发酵时间延长第6天达2.766 g/L。采用DPPH自由基清除能力、ABTS自由基清除能力、亚铁离子还原能力和还原潜力四种体外抗氧化模型,其结果表明:80%甲醇提取到黄浆水中更多的酚类和黄酮类物质,由于发酵过程中糖苷型异黄酮转化为具有更高生物活性的游离型苷元,因此表现出更强的抗氧化活性。选用金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和枯草芽孢杆菌作为供试菌株,结果表明经红茶菌发酵后的黄浆水种含有有效的抑菌物质,具有较强的抑菌活性;同时经NaOH中和及热处理后的发酵黄浆水对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌仍具有一定的抑制作用,表明存在着除了乙酸和大分子蛋白之外的抑菌物质,发酵黄浆水的抑菌活性除了由于有机酸类的抑制作用外,同时取决于其他在发酵过程中产生的生物活性物质。由于含有大量的有机酸,发酵黄浆水对亚硝酸盐具有较强的降解作用,48h内发酵黄浆水中的亚硝酸盐浓度从394.57±1.95 mg/L 下降至 16.64±0.43 mg/L。