发酵乳中增香乳酸菌的筛选及其产香机制研究
丁二酮、乙醛、乙偶姻是发酵乳中重要的风味化合物，通常通过外源添加来提高其含量，从而改善发酵乳的风味。随着人们对自然健康的追求，筛选具有增香特性的发酵剂并研究其产香机制已成为当今发酵乳研究的热点。鉴于此，本研究在分析三种化合物的协同增效作用的基础上，利用高通量的方法筛选具有增香特性的乳酸菌，并通过转录组学比较混合微生物体系下基因表达的水平差异，分析风味化合物的产生与微生物基因表达的内在联系，为提高风味物质的内源产生提供理论基础。主要研究结果如下： （1）对发酵乳中三种关键化合物：丁二酮、乙醛、乙偶姻在发酵乳基质中的阈值、适浓度和协同作用进行测定。得出三者在发酵乳基质中的阈值分别为5.34±0.91mg/L,15.39±1.07mg/L,28.98±0.86mg/L，最适浓度范围分别为6.65~9.12、25.87~35.45和37.34~49.86mg/L。采用S型曲线，σ-τ图法对三种化合物之间的香气协同作用进行研究，发现三者之间都具有不同程度的协同作用，三者比例为4:16:32时协同效果最强。最后通过电子鼻再次验证了三者间的协同作用。 （2）从传统发酵乳制品中筛选具有增香特性的乳酸菌并进行分离鉴定。结果表明：菌株SIT-17.B和SIT-20.S具有较高的丁二酮、乙醛和乙偶姻产生能力，其中菌株SIT-17.B为保加利亚乳杆菌，菌株SIT-20.S为嗜热链球菌。通过产香曲线测定，丁二酮、乙醛和乙偶姻产量在对数期迅速增加，在整个存储期间三者产量趋于稳定。对SIT-20.S和SIT-17.B的全基因组进行测序，确定了各自参与风味形成的关键基因，发现SIT-17.B和SIT-20.S两者之间的关键基因呈互补关系。 （3）将SIT-20.S和SIT-17.B按不同的比例进行复配发酵，发现在复配比例为1:1时，丁二酮和乙醛的产量达到最高，分别为53.90±3.95mg/L和15.01±1.14mg/L；而在复配比例为10:1时，乙偶姻的产量达到最高，为91.93±5.23mg/L。综合香气协同研究结果与菌株复配发酵结果，发现复配比例1:1的中乙醛和乙偶姻的含量比符合香气协同作用比例，也符合其最适浓度范围，因而该比例下，增香效果最佳。选取SIT-20.S和SIT-17.B复配发酵比例为1:1和10:1以及单菌发酵的发酵乳为样品，对其中各自菌株的基因表达水平进行转录组测序。发现在复合发酵和单独SIT-17.B发酵样品间，6-磷酸果糖激酶的上调，大大提高丁二酮、乙醛和乙偶姻产生过程中的关键中间产物—丙酮酸的产量，从而促使三种风味化合物产量的提升。在复合发酵和单独SIT-20.S发酵样品间，SIT-17.B中苏氨酸合酶上调，使得苏氨酸的合成大大增加。而SIT-20.S中的醇脱氢酶下调，使得苏氨酸转化出的乙醛不容易生成乙醇，从而保证了乙醛的产量。
乳酸菌;发酵乳风味;全基因组;协同作用;基因表达量
上海应用技术大学
硕士
香料香精技术与工程
田怀香
2020
中文
TS252.54
2021-11-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）