论文题目: 适量高产SO2菌种选育与啤酒风味稳定性的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 发酵工程
作者: 程殿林
导师: 肖冬光
关键词: 二氧化硫,啤酒酵母,风味稳定性,诱变育种,啤酒,发酵,遗传物质
文献来源: 天津科技大学
发表年度: 2005
论文摘要: 二氧化硫是酵母自身代谢过程中产生的一种物质,它对于啤酒风味稳定性有重要的作用。由于其生成量较低,所以在啤酒生产过程中经常人为地添加部分亚硫酸盐。本文通过研究啤酒酵母硫代谢途径,利用诱变的方法筛选出一株适量高产二氧化硫的啤酒酵母,进行了啤酒发酵试验,并利用RAPD分析出发菌株与诱变菌株遗传物质的差别。研究内容包括二氧化硫对啤酒风味稳定性的影响、适量高产二氧化硫啤酒酵母的选育、啤酒发酵试验和突变菌株遗传物质分析。 本文就二氧化硫对啤酒风味稳定性的作用进行了初步研究,发现二氧化硫的添加能延长啤酒的风味保鲜期,添加30mg/L SO2的啤酒RSV值提高了82.6%;另外,通过气相色谱分析陈化后啤酒中的主要风味物质发现,随着二氧化硫添加量的增加,啤酒中的主要风味物质的量均有所降低,特别是乙醛和双乙酰这两种主要的风味物质。这说明,二氧化硫的添加能有效地提高啤酒的风味稳定性。 通过对6株啤酒酵母发酵性能及二氧化硫和硫化氢生成量的比较,选择发酵度较高、发酵速度较快、二氧化硫生成量较高的BY-1菌作为诱变育种的出发菌株。对BY-1菌进行紫外诱变处理,通过醋酸铅显色平板、不同硫源鉴别平板、二氧化硫及硫化氢生成量的测定,选育出一株能适量高产二氧化硫的菌株M24。与出发菌株BY-1相比,其二氧化硫的生成量提高了107%,达到29.52mg/L,硫化氢的生成量减少了51%,为0.33mg/L,其他发酵性能基本不变。 对选育出的M24菌进行100L啤酒发酵试验,并同BY-1菌进行比较。两株啤酒酵母在发酵过程中,酵母生长曲线、降糖速度、双乙酰生成曲线、发酵度、凝聚性、α-氨基氮同化率等指标基本相同。本文还对麦汁中溶氧量对啤酒发酵的影响进行了研究,内容包括溶氧量对酵母生长、双乙酰生成、发酵度等的影响。就M24菌来说,其需氧量较高,用M24菌进行啤酒发酵时,麦汁中的最适溶氧量为7～10mg/L。 本文对BY-1菌和M24菌的遗传物质进行了分析,采用RAPD方法,用随机引物对酵母基因组DNA进行PCR扩增。通过对影响RAPD反应的各个因素进行研究,确定了RAPD分析的最优化条件。从电泳结果来看,BY-1菌和M24菌的电泳条带有一定的差别,在BY-1菌的条带中含有M24菌所没有的条带。这说明,BY-1菌与M24菌的遗传物质存在一定的差别,通过诱变处理已改变了出发菌株BY-1菌的遗传物质。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 国内外啤酒工业概况
1.2 啤酒风味稳定性
1.2.1 啤酒风味老化过程
1.2.2 影响啤酒风味稳定性的物质
1.2.3 提高啤酒风味稳定性的方法
1.2.3.1 啤酒生产菌种的改造
1.2.3.2 酵母的添加
1.2.3.3 使用抗氧化剂
1.3 啤酒中二氧化硫的来源及其对啤酒风味稳定性的影响
1.3.1 啤酒中二氧化硫的来源
1.3.1.1 啤酒酵母的硫代谢途径
1.3.1.2 啤酒酵母硫代谢途径的调节
1.3.1.3 发酵过程中SO_2的分泌及发酵工艺对SO_2生成的影响
1.3.2 SO_2对啤酒风味稳定性的作用
1.4 啤酒酵母硫代谢研究
1.4.1 利用硫代谢途径进行菌种改造
1.4.2 啤酒酵母硫代谢途径中酶与基因的关系
1.5 本课题立题依据及研究内容
1.5.1 立题意义
1.5.2 研究内容
参考文献
第二章 二氧化硫对啤酒风味稳定性的影响
2.1 引言
2.1.1 啤酒中添加二氧化硫的作用
2.1.2 啤酒中SO_2的不同形态
2.1.3 啤酒中SO_2的变化
2.1.4 啤酒中有关SO_2的法律规定
2.1.4.1 限制含量
2.1.4.2 毒性方面
2.1.5 啤酒口味老化的主要机制
2.2 材料与方法
2.2.1 实验材料
2.2.1.1 材料
2.2.1.2 主要仪器
2.2.1.3 实验药品
2.2.1.4 主要试剂
2.2.2 分析方法
2.2.2.1 啤酒中SO_2的测定
2.2.2.2 TBA值的测定
2.2.2.3 成品啤酒风味保鲜期(RSV)的预测
2.2.2.4 成品啤酒风味物质的测定
2.2.2.5 啤酒的陈化
2.3 结果与讨论
2.3.1 不同SO_2含量的啤酒的RSV值的测定
2.3.2 不同SO_2添加量对啤酒风味物质的影响
2.3.2.1 老化4个月
2.3.2.2 老化8个月
2.4 小结
参考文献
第三章 适量高产SO_2啤酒酵母的选育
3.1 引言
3.2 仪器设备
3.3 材料与方法
3.3.1 实验材料
3.3.1.1 菌种
3.3.1.2 材料
3.3.1.3 溶液
3.3.1.4 培养基
3.3.2 分析方法
3.3.2.1 凝聚性的测定
3.3.2.2 发酵度的测定
3.3.2.3 发酵速度的测定
3.3.2.4 死灭温度的测定
3.3.2.5 啤酒中SO_2的测定
3.3.2.6 H_2S含量的测定
3.3.2.7 双乙酰的测定
3.3.3 实验方法
3.3.3.1 酵母泥的制备
3.3.3.2 生长曲线的绘制
3.3.3.3 紫外线诱变致死曲线的绘制
3.3.3.4 醋酸铅显色平板的筛选
3.3.3.5 含不同硫源鉴别培养基的筛选
3.4 结果与讨论
3.4.1 出发菌株的选择
3.4.1.1 不同菌株酿造性能的比较
3.4.1.1.1 凝聚性
3.4.1.1.2 发酵度
3.4.1.1.3 死灭温度
3.4.1.1.4 发酵速度
3.4.1.2 不同菌株SO_2生成量的比较
3.4.1.3 不同菌株H_2S生成量的比较
3.4.1.4 不同菌株双乙酰生成量的比较
3.4.2 诱变育种
3.4.2.1 出发菌株BY-1生长曲线的绘制
3.4.2.2 出发菌株BY-1致死曲线的绘制
3.4.2.3 诱变育种与突变株初选
3.4.2.3.1 诱变
3.4.2.3.2 醋酸铅显色平板筛选
3.4.2.3.3 含不同硫源的鉴别培养基筛选
3.4.2.4 突变株复筛
3.4.2.4.1 突变株啤酒发酵液中SO_2含量的测定
3.4.2.4.2 突变株啤酒发酵液中H_2S含量的测定
3.4.3 突变株发酵性能的测定
3.4.3.1 凝聚性
3.4.3.2 发酵度
3.4.3.3 死灭温度
3.4.3.4 发酵速度
3.4.3.5 双乙酰峰值
3.4.4 突变株遗传稳定性的试验
3.5 小结
参考文献
第四章 突变株遗传物质分析
4.1 引言
4.1.1 RAPD发展状况
4.1.2 RAPD技术原理
4.1.3 RAPD基本反应体系及主要影响因素
4.1.3.1 模板、引物浓度及其比值
4.1.3.2 MgCl_2浓度
4.1.3.3 循坏条件及退火温度
4.1.3.4 DNA聚合酶及空白对照
4.1.4 本试验技术路线
4.2 材料与方法
4.2.1 实验材料
4.2.1.1 菌种
4.2.1.2 主要试剂
4.2.1.3 主要溶液
4.2.2 实验方法
4.2.2.1 酵母组DNA的快速提取
4.2.2.2 RAPD反应程序
4.2.2.3 PCR产物鉴定
4.2.2.4 琼脂糖凝胶电泳
4.2.2.5 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳
4.3 主要仪器
4.4 结果与讨论
4.4.1 破壁方法的选择
4.4.2 酵母胞内蛋白质的分析
4.4.3 酵母DNA的提取
4.4.4 限制性内切酶试验
4.4.5 RAPD扩增
4.4.5.1 RAPD条件优化
4.4.5.2 优化条件下的RAPD结果
4.6 小结
参考文献
第五章 100L啤酒发酵研究
5.1 引言
5.2 仪器设备
5.3 材料与方法
5.3.1 材料
5.3.1.1 菌种
5.3.1.2 主要试剂
5.3.1.3 主要溶液
5.3.2 分析方法
5.3.2.1 麦汁浓度的测定
5.3.2.2 色度的测定
5.3.2.3 α-氨基氮的测定
5.3.2.4 总还原糖的测定
5.3.2.5 酵母凝聚性的测定
5.3.2.6 双乙酰的测定
5.3.2.7 风味物质的测定
5.3.3 实验方法
5.3.3.1 麦汁制备
5.3.3.2 酵母扩大培养
5.3.3.3 啤酒发酵试验
5.4 结果与讨论
5.4.1 酵母生长曲线
5.4.2 降糖速度
5.4.3 双乙酰生成曲线
5.4.4 发酵度、凝聚性、α-氨基氮同化率比较
5.4.5 二氧化硫及硫化氢的生成
5.4.6 溶氧水平对啤酒发酵的影响
5.4.6.1 不同溶氧水平对酵母生长的影响
5.4.6.2 不同溶氧水平对双乙酰生成的影响
5.4.6.3 不同溶氧水平对发酵度、凝聚性和α-氨基氮同化率的影响
5.4.7 成品啤酒的理化指标和感官指标分析
5.4.7.1 理化指标分析
5.4.7.2 感官品评
5.4.7.3 风味老化物质分析
5.4.7.4 风味保鲜值预测
5.5 小结
参考文献
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 本论文创新点
6.3 展望
致谢
攻读博士学位期间发表的论文
发布时间: 2007-01-10
参考文献
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