酸鱼发酵过程中微生物的产酯增香机制研究

发布时间：2018-03-31 11:41

本文选题：微生物　切入点：淡水鱼发酵　出处：《江南大学》2017年博士论文

【摘要】：生物发酵不仅提高了淡水鱼的加工利用率,改善了鱼肉的质构色泽,延长了鱼肉的保藏期,还能产生独特的酯香,祛除了土腥味,近年来成为淡水鱼加工领域的研究热点。本研究室利用混合自然发酵剂制作酸鱼,从中检测到浓郁的酯香风味物质,但是微生物产香机理及风味合成途径尚不清楚。本文以传统酸鱼中分离出植物乳杆菌Lp-120、木糖葡糖球菌Sx-135和酿酒酵母Sc-31作为发酵剂,通过研究不同菌株对酸鱼挥发性风味物质的影响,分析不同菌株水解脂质释放风味前体物质游离脂肪酸的能力,探索乙酸酯类化合物的生物合成途径,考察不同菌株酯酶水解活力的影响因素,揭示了微生物的酯类风味物质形成机理。本研究对于了解微生物在酸鱼酯类风味物质形成中的作用与机制具有重要的学术意义,同时也为淡水鱼加工行业建立生物发酵增香技术提供理论指导。研究了不同菌株对酸鱼挥发性风味物质的影响。以单一菌株(S1:Lp-120,S2:Sx-135,S3:Sc-31)分别接种鱼体发酵(发酵6周),自然发酵组作为对照组(NS1:发酵6周,NS2:发酵9周,NS3:发酵13周),测定发酵鱼制品的理化性质和酸鱼发酵过程中的挥发性风味物质,结合气味活度值和统计学手段,探讨不同菌株对发酵酸鱼整体风味的影响。结果表明:通过SPME-GC-MC技术,对照组和接种组酸鱼共鉴定出88种化合物,S1含有46种、S2含有57种、S3含有53种、NS1含有57种、NS2含有60种以及NS3含有59种;酯类和醇类物质是所有酸鱼组的主要风味物质,百分含量占50%以上;接种乳酸杆菌Lp-120的酸鱼中酯类物质含量最高,达到3034.54μg/kg,接种酵母菌Sc-31的酸鱼中醇类和酮类物质最高,分别为2164.53μg/kg和379.98μg/kg,而自然发酵的酸鱼含有较高的酸类和醛类物质;各个酸鱼组中乙酸乙酯、乙酸异戊酯、1-辛烯-3-醇和醛类化合物(脂肪族醛)的OAV和ROC最高,是酸鱼主要的风味贡献者,其次是呋喃类化合物(2-戊基呋喃);主成分分析结果表明发酵对酸鱼挥发性风味物质的影响与所接种的菌株有关,Lp-120和Sx-135可以加速酸鱼发酵进程。研究了不同菌株对酸鱼酯类风味物质的影响。以单一菌株(S1,S2,S3)分别接种鱼体发酵,测定酸鱼发酵过程中的微生物及酯类挥发性风味成分,并与混合接种组(MS:Lp-120/Sx-135/Sc-31)进行比较,结合统计学手段,揭示不同酯类风味物质与各菌株之间的关系。结果表明:酸鱼的酯类风味物质主要包括乙酸酯类化合物和乙酯类化合物,发酵前所有酸鱼中仅含有乙酸乙酯和棕榈酸乙酯,发酵结束后两者含量有不同程度的增加,其它酯类化合物均是发酵后才出现。发酵结束后,五组酸鱼(NS、S1、S2和S3和MS)的酯类风味物质含量分别为307.78μg/kg、874.12μg/kg、472.07μg/kg、495.01μg/kg和5284.63μg/kg。对照组检测到7种酯类化合物;Lp-120接种组检测到8种酯类化合物;Sx-135接种组和Sc-31接种组分别检测到10种和12种酯类化合物;混合接种组检测到11种酯类化合物。接种组酯类化合物的含量和种类均高于对照组。主成分分析表明:Lp-120主要与乙酸酯类(组成脂肪醇C6,乙酸苯乙酯除外)风味物质的形成有关;Sx-135和Sc-31主要与乙酯类(组成脂肪酸C≥6)风味物质的形成有关。研究了不同菌株水解脂质释放游离脂肪酸的能力。分析酸鱼发酵过程中游离脂肪酸的变化规律,并建立鱼油水解体系,考察不同菌株水解脂质释放游离脂肪酸的能力,分别以长链脂肪酸(肉豆蔻酸C14:0,棕榈酸C16:0和亚油酸C18:2)为底物,进一步考察不同菌株将长链脂肪酸转化成中链和短链脂肪酸的能力。结果表明:发酵过程中酸鱼的游离脂肪酸先增大后减小,发酵中期达到最大值375.70 mg/100 g鱼肉。鱼油水解体系实验发现接种Sx-135和Sc-31体系的游离脂肪酸含量明显大于对照组,接种Lp-120体系的游离脂肪酸含量与对照组无明显差异(P0.05),且释放的脂肪酸的碳原子数大于12,证明Sx-135和Sc-31可以水解脂质释放长链脂肪酸;肉豆蔻酸和棕榈酸水解实验发现接种三种菌株的体系中均检测到大量的短链及中链游离脂肪酸,包括乙酸、戊酸、己酸、辛酸、庚酸、壬酸、癸酸和月桂酸,证实在微生物的作用下长链脂肪酸可以转化成中链和短链脂肪酸;亚油酸水解实验发现接种三种菌株的体系中均未检测到脂肪酸,说明各菌株不能将不饱和脂肪酸转化成中短链脂肪酸。因此,发酵过程中微生物代谢脂质释放游离脂肪酸的规律是先进行脂质水解释放了长链游离脂肪酸,然后将部分长链游离脂肪酸转变成中短链脂肪酸。研究了不同菌株的乙酸酯合成途径。建立乙酸和乙醇/异戊醇(酯合成),三乙酸甘油酯和乙醇/异戊醇(酯交换),乙酰辅酶A和乙醇/异戊醇(酯交换)三种反应体系确定菌株风味酯的合成途径,分析菌株在不同酸和醇存在下形成风味酯的能力,酸的链长对乙酯合成的影响,醇的链长对乙酸酯合成的影响。结果表明:Lp-120的乙酸酯合成途径是酯酶催化的酯化和醇解,Sx-135和Sc-31的乙酸酯合成途径是酯酶催化的酯化;高pH时,Lp-120通过醇解途径的酯合成活力较高,低pH时,三种菌株通过酯化途径的酯合成活力较高;碳原子数小于6范围内,随着脂肪醇碳链的增加,各菌株合成乙酸酯类的活力增大;碳原子数大于8范围内,随着脂肪酸碳链的增加,各菌株合成乙酯类的活力减小。研究了不同菌株酯酶水解活力的影响因素。测定不同菌株产胞内外酯酶的水解活力及其底物特异性,考察pH、Aw和温度对不同菌株产胞内外酯酶水解活力的影响,并且比较了发酵对酸鱼酯酶活力的影响。结果表明:以对硝基苯基乙酸酯、对硝基苯基丁酸酯、对硝基苯基辛酸酯和对硝基苯基棕榈酸酯为底物,三种菌株的胞内和胞外均呈现出酯酶水解活力,其最大活力表现在以对硝基苯基辛酸酯为底物的胞内部分,分别为:12.61,15.01和10.90 U/mg蛋白。除了Lp-120在低水分活度呈现出较高的胞内酯酶水解活力,酸性环境和低水分活度均能抑制三种菌株的胞内外酯酶水解活力。Lp-120和Sx-135的酯酶活力随着温度的降低而增大,而Sc-31的胞内酯酶活力随温度的降低而减小。本文明确了酸鱼的特征风味物质,揭示了优势菌株能够促进酸鱼酯类风味物质的形成,证实了各菌株能够水解脂质生成酯类前体物质游离脂肪酸,确定了不同菌株的乙酸酯合成途径以及醇酸的链长对风味酯生物合成的影响,阐明了各菌株酯酶水解活力的影响因素,初步揭示了发酵酸鱼中微生物的酯类风味物质形成机理。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TS254.4

【参考文献】