乳杆菌酸化循环浸米工艺降低黄酒生物胺的研究

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黄酒中普遍存在生物胺,适宜浓度的生物胺具有调节人体生理机能的作用,但含量过高则会使人体产生头晕、呕吐等的不良反应。黄酒浸米工序能够形成大量生物胺,随大米进入发酵工序导致黄酒中生物胺浓度升高,然而浸米工序对黄酒中生物胺的影响程度缺乏研究。同时,传统浸米工艺存在浸米时间长、废水排放等问题亟待改善。本论文主要探究了浸米对黄酒中生物胺含量的影响,基于对浸米工序中生物胺来源的探究及降生物胺乳酸菌的筛选,将筛选得到的乳杆菌应用于浸米工序并循环利用浸米水,开发了乳杆菌酸化循环浸米工艺,并进行了工业应用,最终达到减少黄酒中生物胺含量、改善传统浸米工艺的目的。主要研究结论如下:1.黄酒发酵醪中生物胺主要来源于浸米工序。研究黄酒酿造过程生物胺变化规律发现,浸米工序中生物胺含量较高,其中浸泡大米中的生物胺含量可达到135.16 mg/kg。将大米蒸煮后,落料发酵。发酵过程中,前24 h生物胺含量即可达到142.6 mg/L,在随后的发酵中略有下降趋势(125.26 mg/L)。分析不同批次25组黄酒浸米、发酵工序样品的生物胺含量发现,发酵醪中生物胺含量与浸米水和浸泡大米中生物胺含量均呈正相关(R2分别为0.83和0.92),且浸泡大米对发酵醪中总生物胺含量的贡献率为71.15%。2.浸米过程理化指标变化及微生物群落结构分析,探究浸米过程生物胺生成原因。浸米过程中(14天),大米于浸泡120 min内吸水饱和,总酸含量逐渐增加(16 g/L)。同时浸泡大米中生物胺含量逐渐增加至237.95 mg/kg,可造成黄酒中生物胺增加,同时COD、BOD5浓度达到104 mg/L,使浸米废水处理十分困难。高通量测序技术解析浸米水中微生物群落结构,以乳杆菌属(Lactobacillus)、乳球菌属(Lactococcus)、魏斯氏菌属(Weissella)为主,且其中存在较多具有产生物胺能力的乳酸菌,浸米水中生物胺的积累可能与浸米水中产生物胺的乳酸菌有关。3.降生物胺乳酸菌筛选。通过对菌株的生物胺产生及降解、生长产酸能力以及pH耐受性等生长特性分析,从43株乳酸菌中筛选获得了植物乳杆菌14-2-1(Lactobacillus plantarum 14-2-1),该菌具有较强的生长产酸和pH耐受能力,在培养基中不产且可降解21.89%的生物胺。4.乳杆菌酸化循环浸米工艺开发。将植物乳杆菌以7.5%的优化比例添加至浸米初始阶段,浸米过程中形成了以L.plantarum为主导的微生物区系,使得浸米水中的生物胺含量降低了93.84%。进一步循环利用浸米水发现,循环浸米水的初始酸度均≥4.23 g/L,微生物群落结构以L.plantarum(>96%)为最优势菌种,有效调控了浸米水中生物胺含量(<2 mg/L)。将浸泡大米落料发酵后发现,相较于传统浸米,循环浸米酿制黄酒中的生物胺含量降低了近12倍。5.乳杆菌酸化循环浸米工艺的生产应用。将乳杆菌酸化循环浸米工艺于黄酒工厂生产应用,通过对浸米水中总酸、生物胺、微生物群落结构分析发现,循环浸米水初始酸度可影响浸米水中的微生物群落结构,进而影响生物胺的浓度。在实现浸米水全部循环利用的情况下,浸米水初始酸度为4.63 g/L~5.38 g/L,浸泡大米和发酵醪中生物胺含量分别降低了75.99%和79.27%,同时不影响黄酒酿造。综上,本论文发现黄酒中的生物胺主要来源于浸米工序,进一步解析了浸米工序中生物胺产生原因,并筛选得到了可应用于浸米工序的L.plantarum 14-2-1,在此基础上开发了乳杆菌酸化循环浸米工艺并于工业生产中应用,改善了传统浸米工艺存在的生物胺含量高、浸米时间长、废水排放的问题,且在不影响黄酒酿造的前提下,有效降低了黄酒中的生物胺含量。
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