凉州熏醋传统酿造过程中微生物演替与代谢规律研究

论文摘要

本论文以具有地域特色的甘肃凉州熏醋酿造工艺为依托,在工厂生产现场构建试验平台,针对凉州熏醋酿造过程中微生物群落演替开展基础研究,对完成蒸料工段后进入糖化发酵阶段的第1、3、5、8、12、17天的原位料醅中,微生物群落演替、消长规律及主要代谢产物动态变化开展初步探索。采用经典鉴定与现代分子生物学鉴定相结合的方法,分析了料醅微生物区系组成和数量变化,并以产酸量为指标对醋酸菌A3用正交设计与人工神经网络分析方法优化其发酵条件。本文旨在为完善食醋酿造理论及相关生产企业提供一定的依据和参考。取得的主要研究结果如下:1、通过对酿造过程中9项与酿醋物料微生物代谢有关的理化指标动态变化规律及其相互关系分析,发现各指标间存在稳定的内在联系。对理化指标测定数据采用Q型聚类分析,可将整个酿造过程划分为前发酵(第1、3、5天)和后发酵(第8、12、17天)两个阶段,并在工艺操作层面与代谢产物层面上表现出一致性和延滞性特点。2、对酿醋大曲中微生物区系分析表明,大曲表面酵母菌、霉菌、细菌总数、醋酸菌、乳酸菌数量高于其大曲中心的数量,其中酵母菌、醋酸菌在大曲内外部数量变化较大。大曲表面酵母菌所占真菌比例大于霉菌所占比例,醋酸菌所占细菌比例大于乳酸菌所占比例,相反,大曲中心霉菌所占比例大于酵母菌所占比例,乳酸菌所占比例大于醋酸菌所占比例。3、酿造过程中微生物区系演替规律明显,酵母菌和霉菌、各类细菌、醋酸菌和乳酸菌随时间变化依次占据优势菌群。在整个酿造阶段,酵母菌数量高于霉菌数量,醋酸菌数量高于乳酸菌数量。料醅中酵母菌主要为酵母属( Saccharomyces )、克勒克酵母属( Kloeckera )和有孢汉逊酵母属(Hanseniaspora)。霉菌主要为根霉属(Rhizopus)和毛霉属(Mucor)。醋酸菌主要为醋杆菌属(Acetobacter)和葡糖杆菌属(Gluconobacter)。乳酸菌主要为乳杆菌属(Lactobacillus)、索丝菌属(Brochothrix)和片球菌属(Pediococcus)。4、对酿造过程中分离到的7株醋酸菌和6株乳酸菌的16S rRNA测序鉴定结果表明:7株醋酸菌中,4株属于巴氏醋酸杆菌(Acetobacter pasteurianu),2株属于氧化葡糖杆菌(Gluconobacter oxydans),1株推断为新种。6株乳酸菌鉴定后,5株为干酪乳杆菌(Lactobacillus casei),1株为乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)。5、从7株醋酸菌中选择A3作为出发菌株,采用正交设计与人工神经网络分析方法优化其产酸发酵条件,最佳发酵条件为:初始乙醇浓度4.2%、发酵温度30℃、起始pH 6.4、发酵时间60h,BP网络模型仿真产酸量达到最高4.3234 g/100mL,此条件下的试验产酸量为4.3086 g/100mL,相比正交试验中的最大产酸量,提高了29.73%。同时,本试验再次证明了人工神经网络应用于食品与发酵领域条件优化方面具有其优越性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 食醋概述
• 1.1.1 食醋的历史文化
• 1.1.2 食醋的生产方式
• 1.2 传统食醋酿造过程研究现状
• 1.2.1 食醋成分分析
• 1.2.2 食醋相关微生物研究
• 1.3 凉州熏醋简介及生产工艺
• 1.4 本文研究目的及内容
• 第二章 酿造过程中代谢产物动态变化分析
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 样品与试剂
• 2.1.2 仪器与设备
• 2.1.3 方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 酿造过程中理化指标动态变化
• 2.2.2 各理化指标间的变化关系分析
• 2.2.3 各理化指标间的相关分析
• 2.2.4 各相关理化指标的聚类分析
• 2.3 讨论
• 第三章 凉州熏醋大曲中微生物分布
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 样品与试剂
• 3.1.2 仪器与设备
• 3.1.3 培养基
• 3.1.4 菌落计数
• 3.1.5 样品采集
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 大曲中真菌分析
• 3.2.2 大曲中细菌分析
• 3.3 讨论
• 第四章 酿造过程微生物区系演替及部分优势菌相鉴定
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 样品与试剂
• 4.1.2 仪器与设备
• 4.1.3 培养基
• 4.1.4 计数及分离纯化
• 4.1.5 霉菌鉴定
• 4.1.6 酵母菌鉴定
• 4.1.7 醋酸菌鉴定
• 4.1.8 乳酸菌鉴定
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 酿造过程中微生物区系演替规律
• 4.2.2 酿造过程霉菌初步鉴定
• 4.2.3 酿造过程酵母菌初步鉴定
• 4.2.4 酿造过程醋酸菌初步鉴定
• 4.2.5 酿造过程乳酸菌初步鉴定
• 4.3 讨论
• 第五章 酿造过程主要醋酸菌及乳酸菌的16S rRNA 分子鉴定
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 菌种与试剂
• 5.1.2 试剂盒及酶类
• 5.1.3 仪器及设备
• 5.1.4 培养基
• 5.1.5 菌种活化
• 5.1.6 菌株16S rRNA 序列测定及系统发育树构建
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 菌株的同源性分析
• 5.2.2 醋酸菌鉴定
• 5.2.3 乳酸菌鉴定
• 5.3 讨论
• 第六章 利用正交设计与人工神经网络分析法优化醋酸菌A3 发酵条件
• 6.1 材料与方法
• 6.1.1 菌种与试剂
• 6.1.2 仪器与设备
• 6.1.3 培养基
• 6.1.4 菌种活化及生长量测定
• 6.1.5 产酸量测定
• 6.1.6 发酵条件优化设计
• 6.2 结果与分析
• 6.2.1 目标菌株的确定
• 6.2.2 最佳发酵条件确定
• 6.3 讨论
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介
• 导师简介