胡椒生物脱皮的研究

论文摘要

胡椒是重要的热带香辛料植物。白胡椒是我国胡椒加工最重要的产品。但目前主要采用传统浸渍法脱皮,生产周期长,白胡椒产品有异味,品质不稳定。本课题首先对鲜胡椒果传统浸渍法脱皮过程中的果胶酶系、木聚糖酶、纤维素酶和pH值的动态变化进行了研究。结果表明在传统浸渍法中果胶酶系的酶活力明显高于木聚糖酶和纤维素酶的酶活力,并呈现出多个酶活力高峰的变化趋势；木聚糖和纤维素酶活力极低。因此鲜胡椒果脱皮主要是果胶酶作用的结果。采用平板透明圈法及平板变色圈法从不同样品中分离得到65个菌株,其中35株较为明显,复筛得到6个酶活高且稳定的菌株,经胡椒脱皮试验,菌株3x05脱皮效果最好。通过形态观察和生理生化特征研究,初步确定菌株3x05为地衣型芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)。通过单因素方法优化了碳源、氮源、无机盐、表面活性剂、pH值、接种量、装液量、转速和培养温度等影响因子,得到地衣型芽孢杆菌3x05产聚半乳糖醛酸酶(PG)、果胶酯酶(PE)、果胶裂解酶(PL)的最优培养基配方和培养条件。结果表明可以通过添加不同碳源控制地衣型芽孢杆菌3x05产酶的种类和所产酶量,产PG的最佳碳源是麸皮,产PE和PL的最佳碳源分别是果胶和橘皮粉。应用响应面分析法(RSM)优化地衣型芽孢杆菌3x05产PG的培养基配方和培养条件。通过PB实验设计筛选出对PG活力有显著影响的因素,即碳源浓度、初始pH值、氯化钠和氮源浓度。通过最陡爬坡实验逼近最大产酶区域,再通过中心组合实验获得地衣型芽孢杆菌3x05产PG的培养基配方为：麸皮10.30g/L, (NH4)2SO41.70g/L, NaCl5.05g/L,初始pH 7.5,酵母膏1.00g/L, MgSO40.10g/L, FeSO40.002g/L,KCI 0.10g/L,NaNO32.00g/L,吐温60(?)ml,装液量90ml/250ml,接种量4%,培养条件为33℃,转速为16Or/min。地衣型芽孢杆菌3x05 PG最适反应pH值为8.0,最适反应温度为60℃；该酶具有较宽的pH稳定范围,即在pH值从5.0到10.0维持4h,其酶活力都能维持在60%以上,但该酶的热稳定性较差,50℃水浴维持30分钟,只剩下小于50%的酶活力。地衣型芽孢杆菌3x05应用于胡椒脱皮,最适脱皮工艺为：脱胶液配方为0.1%(w/v)葡萄糖,0.1%(w/v)硫酸铵和1mM柠檬酸钠,接入10%(v/v)培养24h的菌液,将热烫150s的鲜胡椒果按照20g胡椒：100mL脱胶液的比例加入到250mL的三角瓶中,培养72h,人工清洗后得到白胡椒粒。由生物脱皮法生产的白胡椒,具有胡椒固有的香气,基本无异味；色泽一致,但是色泽偏暗。其白胡椒的密度达到600g/L,水分含量达到14%以下,灰分达到3.5%,挥发油含量达到2.5mL/100g,不浴性乙醚萃取物接近于6.5%,胡椒碱含量达到4g/100g。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 胡椒生产与贸易现状
• 1.2 白胡椒加工现状
• 1.3 生物脱皮研究现状
• 1.3.1 生物脱胶原理
• 1.3.2 麻类生物脱胶的研究进展
• 1.3.3 胡椒生物脱皮的研究进展
• 1.4 研究的目的、意义及内容
• 1.4.1 研究的目的、意义
• 1.4.2 研究的主要内容
• 2 材料和方法
• 2.1 材料
• 2.1.1 原材料
• 2.1.2 菌种
• 2.1.3 试剂
• 2.1.4 仪器
• 2.2 培养基
• 2.2.1 富集培养基
• 2.2.2 分离培养基
• 2.2.3 菌种保藏培养基
• 2.2.4 种子培养基
• 2.2.5 初始发酵培养基
• 2.3 试剂配制
• 2.3.1 缓冲液配制
• 2.3.2 木聚糖溶液
• 2.3.3 D-木糖标准溶液
• 2.3.4 果胶溶液
• 2.3.5 D-半乳糖醛酸标准溶液
• 2.3.6 羧甲基纤维素钠溶液
• 2.3.7 葡萄糖标准溶液
• 2.3.8 DNS试剂
• 2.4 方法
• 2.4.1 酶活力检测
• 2.4.2 菌株筛选
• 2.4.3 菌种鉴定
• 2.4.4 地衣型芽孢杆菌3x05发酵条件研究
• 2.4.5 地衣型芽孢杆菌3x05聚半乳糖醛酸酶的酶学性质研究
• 2.4.6 胡椒生物脱皮的研究
• 2.4.7 白胡椒样品的臭味成分分析
• 2.4.8 白胡椒样品的色泽分析
• 2.4.9 白胡椒样品的其他成分分析
• 3 结果与分析
• 3.1 胡椒脱皮机理初探
• 3.1.1 传统浸渍法中果胶酶、木聚糖酶和纤维素酶的酶活力变化
• 3.1.2 传统浸渍法中pH值的变化
• 3.2 胡椒脱皮菌株的筛选和鉴定
• 3.2.1 菌株初筛
• 3.2.2 菌株复筛
• 3.2.3 复筛菌株应用于胡椒脱皮试验
• 3.2.4 菌株3x05的鉴定
• 3.3 地衣型芽孢杆菌3x05产果胶酶的发酵条件优化
• 3.3.1 地衣型芽孢杆菌3x05的生长曲线
• 3.3.2 地衣型芽孢杆菌3x05的产果胶酶曲线
• 3.3.3 单因素优化地衣型芽孢杆菌3x05产果胶酶的发酵培养基
• 3.3.4 响应面法优化菌株3x05产聚半乳糖醛酸酶的发酵条件
• 3.4 果胶酶粗提液酶学性质初步研究
• 3.4.1 酶的最适反应pH值
• 3.4.2 酶的最适反应温度
• 3.4.3 酶的pH值稳定性
• 3.4.4 酶的热稳定性
• 3.5 胡椒生物脱皮工艺的初步研究
• 3.5.1 预处理方式对胡椒脱皮效果的影响
• 3.5.2 接菌菌龄对胡椒脱皮效果的影响
• 3.5.3 接种量对胡椒脱皮效果的影响
• 3.5.4 料液比对胡椒脱皮效果的影响
• 3.5.5 培养温度对胡椒脱皮效果的影响
• 3.5.6 添加碳源对胡椒脱皮效果的影响
• 3.5.7 添加氮源对胡椒脱皮效果的影响
• 3.5.8 添加金属离子和金属离子螯合剂对胡椒脱皮效果的影响
• 3.5.9 添加不同浓度的金属离子螫合剂对胡椒脱皮效果的影响
• 3.5.10 不同后期处理对胡椒脱皮效果的影响
• 3.6 白胡椒的品质分析
• 3.6.1 白胡椒样品的臭味成分分析
• 3.6.2 白胡椒样品的色泽分析
• 3.6.3 白胡椒样品的其他成分分析
• 4 讨论
• 4.1 脱皮机理初探
• 4.2 产果胶酶菌株筛选方法的研究
• 4.3 菌株产酶条件优化
• 4.4 胡椒脱皮工艺的优化
• 4.5 白胡椒品质评价
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 发表论文情况