高产酸醋酸菌的耐受性研究及其在李子醋的应用

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目前,我国果醋产业主要以勾兑的饮料型果醋为主,国外市场前景广阔的酿造法生产的果醋在国内较少。菌种选育和工艺优化是果醋工业的核心,本研究旨在筛选具有耐高温和耐乙醇的高产酸醋酸菌菌株,探究其在高温和高乙醇下的发酵特性和酶学特性,并将其应用于高温和高乙醇下发酵李子醋,以期为该优良醋酸菌株应用于非严格控制条件发酵果醋工业提供参考。主要研究内容及结论如下:1)高产酸醋酸菌的筛选鉴定及耐受性初探。以多种类型的水果样品(李子、水蜜桃、芒果、香蕉和枇杷)为研究对象,通过富集培养、钙平板法、醋酸定性试验筛选出产醋酸菌40株,对比40株菌与工业醋酸菌AS1.41(Acetobacter pasteurianus AS1.41)的5天产酸量,仅9株产酸量高于AS1.41的高产酸醋酸菌。对9株高产醋酸菌进行产酸曲线、生长曲线和耐受性初探,其中LO2菌株不仅产酸量高于AS1.41,而且37℃或11%乙醇条件下均具有良好长势,其OD600分别达0.56和0.61,对其进行形态学和16S r DNA鉴定,最终鉴定为Acetobacter sp.LO2(Genbank序列号MN602472)。2)点样法探究9株高产酸醋酸菌生长的耐受性。30℃,乙醇浓度超过13%时,仅LO2和AS1.41生长;乙醇浓度为15%时,仅LO2生长。37℃,乙醇浓度超过11%时,仅LO2和AS1.41生长;乙醇浓度超过13%时,仅LO2生长。40℃,仅LO2菌株能在13%乙醇浓度下生长。因此,LO2菌株具有良好的耐乙醇和耐温性。3)初始乙醇浓度和温度对高产酸醋酸菌的影响。第5天后,LO2和AS1.41的产酸量和生长量均趋于稳定,30℃和5%乙醇浓度时,LO2菌株表现出最佳的生长和最佳乙酸产量(约41.85 g/L)。初始乙醇浓度:当3%~10%的初始乙醇浓度时,LO2和AS1.41菌株的产酸量和生长量先上升后下降,在5%乙醇浓度达峰值。发酵温度:当30℃~40℃的温度时,随着发酵温度的上升,菌株生长的延滞期增加,其中,LO2菌株的产酸量和生长量逐渐降低,而AS1.41菌株的降速急剧至不生长。初始乙醇浓度和发酵温度组合:当30℃~40℃和3%~10%的初始乙醇浓度的组合条件时,各组合条件下,LO2菌株的生长和产酸量优于AS1.41,且能耐受37℃和10%乙醇组合或40℃和8%乙醇组合条件。4)初始乙醇浓度和温度对醋酸菌的产酸关键酶的影响初探。随着初始乙醇浓度的上升,粗酶液中,LO2和AS1.41菌株的乙酸脱氢酶(ADH)和乙醛脱氢酶(ALDH)活性在5%乙醇和3%乙醇达峰值;随着发酵温度的上升,LO2和AS1.41菌株的ADH和ALDH分别在35℃和30℃达峰值。其中,ADH酶活性高于ALDH酶活性,且LO2菌株的酶活性高于AS1.41。LO2菌株的ADH和ALDH的最佳耐温和耐醇是37℃和10%乙醇,而AS1.41的分别是30℃和5%乙醇。5)LO2和AS1.41菌株在高温和高乙醇条件发酵李子醋的发酵过程监测。两株菌在适宜条件(30℃,5%乙醇)的李子醋发酵生长和产酸性能相似,LO2菌株生产的李子醋的最大产酸量(53.88 g/L)高于AS1.41菌株(51.64 g/L);高乙醇条件(30℃,8%乙醇)延长醋酸菌的延滞期,LO2菌株生产的李子醋的最大产酸量(59.80 g/L)高于AS1.41(47.78 g/L);高温条件(37℃,5%乙醇),LO2菌株生产的李子醋产酸量(46.64 g/L)是AS1.41(25.92 g/L)的1.79倍;高温高乙醇条件(37℃,8%乙醇),AS1.41几乎不生长,LO2菌株仍保持发酵,但产酸量降低。6)LO2菌株和AS1.41菌株在高温和高乙醇条件发酵李子醋的产品质量分析。在3种发酵条件[高温(37℃,5%乙醇)、高乙醇(30℃,8%乙醇)和高温高乙醇(37℃,8%乙醇)]下,LO2(AS1.41)菌株发酵的李子醋的有机酸含量分别比适宜条件(35℃,5%乙醇)下降8.37%(13.49%)、16.73%(47.03%)和8.16%(71.06%)。各胁迫条件下,与AS1.41相比,LO2菌株发酵的李子醋的挥发性成分数量更多(2~10种);对李子醋整体风味贡献最大的酯类和醇类成分相对含量更高(1.47%~14.16%);特征挥发性风味成分更丰富,其中李子醋的ROAV值最大的是醋酸异戊酯;同时,主成分分析能将8种李子醋有效区分。LO2菌株发酵的李子醋的感官评价优于AS1.41菌株,同时具备独特的李子颜色、浓厚的李子果香和醋香,有发酵醋的典型特征。
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