不同糖化发酵剂及酿酒功能性微生物组合发酵对清香型白酒生产及品质的影响研究

以清香型白酒二米查发酵用糟醅为发酵基质,二米查发酵工艺为基础,采用不同糖化发酵剂和不同发酵用菌株组合强化或纯种发酵的方式,探究不同糖化发酵剂及酿酒功能性微生物组合发酵对清香型白酒生产及品质的影响。结果表明,大曲为糖化发酵剂,库德毕赤酵母FJZ和红曲霉Hm组合强化发酵生产的清香型白酒无色透明、无悬浮、无沉淀,具有酒枣香、玫瑰香、酱香、乙酸乙酯香气,带酱感,清香风格典型。本研究可为功能性酿酒用菌种的开发利用及不同风格白酒的发酵生产提供技术支撑。

基于响应面法优化库德毕赤酵母强化发酵工艺生产清香型白酒

为了稳定和提升清香型白酒中乙酸乙酯的含量,以高产乙酸乙酯库德毕赤酵母(Pichia kudriavzevii)FJZ强化发酵生产清香型白酒。以酒醅中乙酸乙酯和总酯含量为评价指标,采用单因素试验探究接种量、大曲添加量、料液比、发酵时间、发酵温度对清香型白酒酒醅中乙酸乙酯和总酯含量的影响,并在此基础上,基于响应面法优化发酵工艺条件。结果表明,最佳发酵工艺条件为:接种量4%、大曲添加量10%、料液(高粱与水)比1∶1(g∶mL)、发酵时间21 d、发酵温度27℃。该优化条件下,酒醅中总酯含量为(4.75±0.06)g/kg,乙酸乙酯含量为(1.25±0.02)g/kg,分别比未强化发酵提高了55.74%和76.06%。

产细菌素益生菌——枯草芽孢杆菌HJD.A32生物学特性研究

采用酶学方法、分光光度法和牛津杯法对分离自山西老陈醋新鲜醋醅的产细菌素枯草芽孢杆菌HJD.A32的产酶特性及其环境耐受性进行研究,结果表明:枯草芽孢杆菌HJD.A32具有产液化酶、糖化酶和蛋白酶的能力,固态培养产酶性能比液态培养产酶性能好,糖化酶、液化酶和蛋白酶活力分别达1874.23,4.43 U/g和181.91 U/g;枯草芽孢杆菌HJD.A32对NaCl和胆盐有一定的耐受性,最高耐NaCl、胆盐质量分数分别为6%,1%;对表面活性剂或乳化剂(SDS、LAS、AES、吐温20、吐温80)具有一定的耐受性;对热具有耐受性,经100℃处理5 min后仍可生长繁殖;对模拟人工胃液和肠液具有一定的耐受性,随着培养时间的延长,可以适应人工胃液和肠液环境并生长繁殖;对多种抗生素敏感;枯草芽孢杆菌HJD.A32与醋酸菌能共生。本研究结果为枯草芽孢杆菌HJD.A32作为益生菌微生态制剂的开发和利用奠定理论与应用基础。

清香风味导向的酿酒酵母Y2的分离鉴定及生物学特性研究

通过嗅觉和气相色谱分析,分离筛选得到一株高产乙酸乙酯的酵母菌株Y2。该酵母菌株在发酵液中28℃培养7 d,产乙酸乙酯量可达653 mg/L,酒精度达10.5%。通过菌落菌体形态观察、生理生化试验、26S rDNA D1/D2区域序列测序和genbank序列比对,初步确定菌株Y2为酿酒酵母。该菌株对发酵环境的耐受性较强,最高耐受温度39℃,pH 2.0,酒精度14%,糖度18%,是实际生产中理想的产香酿酒酵母。利用该菌株发酵的白酒具有清香、糟香、酯香,带酱感,落口酸爽、醇厚、绵柔,乙酸乙酯香突出,可用作清香白酒调香酒。

清香型白酒发酵过程中微生物及理化指标的变化规律

以酿造清香型白酒的大楂和二楂酒醅为研究对象,追踪不同发酵阶段酒醅中微生物及理化指标,探讨大楂和二楂发酵过程中微生物及理化指标的动态变化规律。结果表明:酒醅发酵过程中主要的微生物为酵母和细菌;大楂和二楂发酵过程中温度呈“前缓、中挺、后缓落”的变化规律;pH值呈逐渐降低的变化趋势,大楂起始发酵pH值高于二楂,发酵结束后pH值约为3.3;酒精含量呈先逐渐升高后趋于稳定的变化趋势,发酵15 d后酒精含量趋于稳定;水分含量在发酵23 d后不再剧烈变化。大楂淀粉含量变化呈先降低后逐渐保持平稳的趋势,二楂呈逐渐降低的趋势。大楂、二楂酒醅发酵过程中还原性糖含量动态波动变化,而发酵后期还原性糖含量都保持较低水平。研究淀粉及还原性糖含量的变化规律有利于清香型白酒品质的提升和产量的保证。本研究结果将为清香型白酒发酵可调控化提供理论依据。

果香风味导向的库德毕赤酵母FJZ的分离鉴定及生物学特性研究

通过嗅闻试验从清香型白酒新鲜酒醅中筛选到一株产生浓郁苹果清香风味的菌株,通过HS-SPME-GC-MS分析发现该菌株在小米固体培养基中能产生大量的乙酸乙酯,占风味物质的37.71%。通过菌落菌体观察、生理生化及分子生物学试验,确定该菌株属于毕赤酵母属的库德毕赤酵母,命名为库德毕赤酵母FJZ。对菌株FJZ的生物学特性研究表明,该菌株对环境具有一定的耐受性,可在pH 1.5~10.5、乙醇体积分数0%~14%、葡萄糖质量分数10%~60%、温度28~42℃条件下生长,最适生长的葡萄糖质量分数为20%、乙醇体积分数为6%。

果香风味导向白地霉M5的分离鉴定及生物学特性研究

通过嗅闻技术从清香型白酒新鲜酒醅中分离、筛选产香酵母,获得一株能够产生愉悦水果香气的菌株M5。采用HS-SPME-GC-MS技术对其风味物质进行检测,发现该菌株在不同的培养基中产香能力不同。在糖化酶与高粱组合的固体培养基中,产生果香味、清香味、并夹杂奶香味,香气最佳,主要的香气物质为酯类和醇类,其中玫瑰花香的β-苯乙醇占风味物质的28.14%,酯含量高达26.5 g/L。通过形态学,生理生化试验和26S rDNA序列系统发育分析,确定该菌株属于地霉属的白地霉,命名为白地霉M5。通过对菌株M5的酸碱、温度、酒精度、糖度耐受性研究发现,该菌株可在pH 3~6、酒精度(体积分数)0%~18%、糖度5%~35%、温度25~40℃条件下生长,最适生长温度25℃,糖度10%,pH 4。本研究为该菌株的开发利用奠定基础,也为清香型白酒及风味导向的中国白酒发酵调控提供理论基础及优质菌种资源。

基于响应面法优化高产乙酸乙酯清香型白酒大[米查]酒醅发酵工艺

以清香型白酒大[米查]酒醅发酵工艺为基础,采用单因素试验探究发酵温度、水添加量、大曲添加量、发酵时间等影响因素对清香型白酒发酵过程酒醅中乙酸乙酯形成的影响,并在单因素试验基础上,以乙酸乙酯产量为评价指标,通过响应面试验优化清香型白酒发酵工艺条件。结果表明,发酵温度、水添加量、大曲添加量、发酵时间对酒醅中乙酸乙酯的形成具有一定影响,最佳发酵工艺为:大曲添加量12.2%,发酵温度28℃,水添加量118%、发酵时间21 d。在此优化条件下,酒醅中乙酸乙酯含量最高,为(0.91±0.02)g/kg。

基于响应面法优化高产乙酸乙酯大曲清香型白酒二[米查]酒醅恒温发酵工艺

以大曲清香型白酒大[米查]酒糟为发酵底物,二[米查]酒醅发酵工艺为基础,以酒醅中乙酸乙酯含量及酒精度为考察指标,采用单因素试验及响应面试验对二[米查]酒醅恒温发酵工艺进行优化。结果表明,最优大曲清香型白酒二[米查]酒醅恒温发酵工艺条件为大曲添加量12%,辅料添加量8.8%,水分添加量44%,发酵温度28℃,发酵时间21 d。在此优化条件下,二[米查]酒醅中乙酸乙酯含量最高,为(0.69±0.01)g/kg,比优化前(0.39 g/kg)提高76.9%。

酿酒功能菌的基因组测序及基因功能注释

为挖掘库德毕赤酵母FJZ在清香型白酒酿造过程中的代谢机制,基于Illumina Novaseq和PacBio测序平台对菌株FJZ进行基因组测序,将测序数据在碳水化合物活性酶(CAZy)数据库进行比对,并通过GO、KOG和KEGG数据库进行基因功能注释。CAZy分析表明:菌株FJZ具有催化酚类化合物转化合成芳香化合物的香草醇氧化酶(VAO)活性,具有羧酸酯酶催化合成和分解乙酸乙酯、乳酸乙酯的能力,具有甘露糖转移酶催化甘露糖转移到底物生成多萜寡糖的前体的能力等。在GO数据库共注释分子功能类别的基因6320个,具有转移烷基或芳基、糖基、酰基等与酯合成相关的转移酶活性。在KEGG的7类功能数据库中共注释基因7815个,其中代谢相关的基因有1406个,萜类和聚酮类物质代谢相关的基因30个。在KOG共注释到基因3704个,辅酶运输和代谢相关的基因83个等。本研究为清香型白酒酿造过程中酶系的研究,以及白酒风味物质形成机理和酒醅功能菌结构探索提供参考依据。

基于响应面法优化库德毕赤酵母Y1酿造高黄酮山楂酒工艺

以山西土著库德毕赤氏酵母(Pichia kudriavzevii)Y1作为发酵菌株制备山楂酒,以总黄酮含量及酒精度为评价指标,采用单因素及响应面试验优化山楂酒发酵工艺。结果表明,最佳发酵工艺条件为发酵温度31℃,接种量13%,初始糖度25°Bx,发酵时间10 d。在此最佳条件下,山楂果酒酒精度为(11.07±0.09)%vol,总黄酮含量为(16.10±0.15)mg/mL,感官评分为38分。山楂酒酒体透亮,果香与酒香协调馥郁,口感柔和,风味独特。

传统清香型白酒发酵过程中细菌群落结构及其动态演替

利用Illumina MiSeq高通量测序技术,对传统清香型白酒大楂和二楂发酵过程中的细菌群落结构、丰度及演替规律进行研究,测序获得有效序列数分别为319 872条和269 087条,归类为15个门(厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门、放线菌门、浮霉菌门、绿弯菌门、疣微菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门、衣原体门、硝化螺旋菌门、广古菌门、产金菌门、梭杆菌门、蓝细菌门,分别包含39 567,22 717个OTUs。研究表明:大楂和二楂细菌群落组成丰富,在发酵过程中细菌的种类和数量随着发酵和环境的变化而变化,主要优势菌群包括葡萄球菌属、片球菌属、乳杆菌属。它们动态变化,此消彼长,影响大楂和二楂酒的质量与风味物质的产生。

传统清香型白酒发酵过程中真菌群落结构及其动态演替

通过Illumina MiSeq高通量测序技术,对传统清香型白酒大楂和二楂发酵过程中的真菌群落结构、丰度及演替规律进行研究,测序获得有效序列数分别为488956条和642670条,分别包含14230个和7303个OTU,归类为26个亚门或纲,主要为子囊菌纲、担子菌亚门、接合菌亚门和其它未分类的单元。结果表明,传统清香型白酒大楂和二楂真菌群落组成丰富,在发酵过程中真菌的种类和数量随着发酵时间的延长和环境的改变而不断变化,其中子囊菌纲的腹膜孢酵母属、酵母属、假丝酵母属、有孢汉逊酵母属和有孢圆酵母属为传统清香型白酒大楂或二楂发酵主要优势菌群。本研究为清香型白酒发酵过程中功能性微生物菌群的进一步挖掘奠定了基础。

枯草芽孢杆菌细菌素A32的抑菌机理研究

将酸沉淀法提取的枯草芽孢杆菌细菌素A32作用于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌,利用牛津杯法、分光光度法、扫描电镜技术和电导率法、SDS-PAGE电泳法探讨细菌素A32的抑菌活性和抑菌机理。结果显示,细菌素A32对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有抑菌性,最小抑菌质量浓度为1.25 mg/mL;对指示菌的生长曲线、细胞形态结构、细胞膜渗透性、细胞膜通透性、细胞膜和细胞壁完整性、细胞中蛋白质的合成均有影响;且随着细菌素A32质量浓度的增大,对指示菌的影响也逐渐增大。以上现象表明,细菌素A32的抑菌性主要是通过破坏革兰氏阴、阳性菌壁膜的通透性和完整性,使内容物外漏,进而影响菌体代谢和生长。孔道形成理论是细菌素A32对革兰氏阴、阳性菌的作用机理。研究结果为细菌素A32作为绿色生物防腐剂的开发应用奠定了理论基础。

响应面法优化红曲霉高产酯化酶发酵工艺

以从新鲜酒醅中分离出来的红曲霉Hm为研究对象,酯化力为评价指标,通过单因素试验、Plackett-Burman试验、Box-Benhnken试验优化红曲霉高产酯化酶发酵工艺。结果表明,最佳工艺条件为发酵时间7 d、发酵温度30℃、接种量10%、初始pH值6.0、水分含量60%。在此优化条件下,酯化力可达(14.75±0.08)U/g。该研究结果为红曲霉Hm后期推广应用于白酒、食醋及其他传统酿造产品生产中,提升产品酯含量,奠定了理论和应用基础。

基于风味和产酶性能的霉菌M2的筛选及制曲工艺优化

基于风味和产酶性能,从清香型白酒酒醅中分离获得1株能赋予白酒酱香风格且产糖化酶能力较高的菌株M2。通过菌体和菌落形态特征及分子生物学鉴定,确定该菌株为米根霉(Rhizopus oryzae)。以糖化酶活力为检测指标,通过单因素及响应面试验优化制曲工艺,确定菌株M2最佳制曲工艺条件为:水分含量60%,孢子接种量3×10^7~10^8cfu/mL,培养时间84h,培养温度40℃。该条件下菌株M2纯种麸曲糖化力达到最大值,为917U/g,液化力为0.72U/g,水分含量为8.34%,酸度为0.84g/L。

库德毕赤酵母FJZ固态发酵产乙酸乙酯工艺的优化

基于风味导向技术从山西传统清香型白酒酒醅中分离获得1株能赋予白酒清香风格且高产乙酸乙酯的库德毕赤酵母FJZ。采用固态发酵技术,以乙酸乙酯和总酯含量为检测指标,通过单因素及响应面试验优化发酵工艺,确定库德毕赤酵母FJZ固态发酵产乙酸乙酯发酵工艺条件为:发酵温度30℃,发酵时间7 d,接种比例3%,辅料添加量4%,该条件下高粱固态发酵醅中的总酯含量为(8.13±0.08)g/100 g,乙酸乙酯含量为(1.30±0.014)g/kg。以上研究为该菌株在清香型白酒生产中的开发应用奠定了基础。

基于响应面法的醇提取黄芪皂苷工艺的优化

以提取液中黄芪皂苷含量为评价指标,通过单因素及响应面试验确定乙醇体积浓度、料液比、浸提时间和浸提温度对黄芪皂苷提取效果的影响确定最优提取工艺。试验结果表明,黄芪皂苷最优提取工艺条件为:乙醇体积浓度80%,料液比1∶10,浸提时间1.5 h,浸提温度50℃,该条件下浸提液中黄芪皂苷含量为12.20 mg/mL。