豆腐黃漿水酸化過程中菌群分析及其關(guān)鍵乳酸菌的代謝研究

豆腐黃漿水酸化過程中菌群分析及其關(guān)鍵乳酸菌的代謝研究豆腐作為我國的傳統(tǒng)食品,在其生產(chǎn)過程中伴隨著大量的副產(chǎn)物即黃漿水的產(chǎn)生,黃漿水中含有大量的營養(yǎng)功能物質(zhì),在自然條件下,大量的微生物發(fā)酵使黃漿水酸化成為酸漿水并用作豆腐凝固劑用來制備酸漿豆腐。酸漿豆腐要比硫酸鈣、氯化鎂等凝固劑制備的豆腐在口感、質(zhì)構(gòu)等方面更具有優(yōu)勢,而酸漿水中微生物菌群結(jié)構(gòu)決定了酸漿水的品質(zhì),進(jìn)一步影響到豆腐以及后續(xù)衍生產(chǎn)品的質(zhì)量。此外,黃漿水除少部分用于制備豆腐凝固劑,大部分都被傾倒于環(huán)境當(dāng)中,造成大量的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。本論文旨在研究豆腐酸漿水中的菌群多樣性及其關(guān)鍵乳酸菌的代謝特性,期望為酸漿豆腐的生產(chǎn)以及黃漿水的開發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)。首先對酸漿水中微生物菌群多樣性以及菌群對酸漿水中營養(yǎng)功能物質(zhì)的影響進(jìn)行研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)乳桿菌是酸漿水微生物中的優(yōu)勢菌屬,所占的比例為95.31%,而畢赤酵母屬、腸球菌屬、芽孢桿菌屬和醋酸菌屬所占比例分別只有0.90%,0.04%,0.02%和0.09%。宏基因?qū)W分析和培養(yǎng)法發(fā)現(xiàn)解淀粉乳桿菌是酸漿水菌群中的主要菌種之一。酸漿水中的乳桿菌在代謝大豆低聚糖分泌乳酸過程中起主導(dǎo)作用,同時(shí)乙酸菌屬也可以分泌乙酸,這兩種有機(jī)酸是豆腐黃漿水酸化過程中的主要物質(zhì);同時(shí)乳桿菌還可以促進(jìn)酸漿水中糖苷型的大豆異黃酮的轉(zhuǎn)化,本研究為豆腐以及后續(xù)產(chǎn)品的生產(chǎn)提供了理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。利用基因組測序以及體外實(shí)驗(yàn),從表型和基因型對解淀粉乳桿菌的益生功能特性以及代謝特性進(jìn)行研究。首先對酸漿水兩株關(guān)鍵微生物解淀粉乳桿菌L5和L6進(jìn)行鑒定和RAPD分型以及全基因組測序分析。研究發(fā)現(xiàn)兩株菌對測試的抗生素未產(chǎn)生耐藥性,同時(shí)對有害代謝如生物胺、溶血毒素等進(jìn)行測定,在兩株菌中未檢測到有毒代謝產(chǎn)物,從基因水平上也未發(fā)現(xiàn)耐藥性相關(guān)基因與有害代謝物產(chǎn)生相關(guān)的基因。以嗜酸乳桿菌NCFM作為陽性對照,對兩株菌的益生功能特性進(jìn)行研究,結(jié)果顯示它們在人工合成胃液中具有較高的存活率,并能夠抑制致病菌,分泌細(xì)菌素,粘附Caco2細(xì)胞,同時(shí)對棉子糖和水蘇糖(脹氣因子)具有較高的利用率,還可以部分利用淀粉;從基因水平方面,本研究測定的與益生特性相關(guān)的基因都能夠在基因組中找到。因此,解淀粉乳桿菌L5和L6是安全的并具有被開發(fā)成為益生菌的潛力。此外,通過比較基因組學(xué)分析和表型研究發(fā)現(xiàn),L5和L6雖然在進(jìn)化上具有較近的親緣關(guān)系,但是它們在菌體形態(tài)、耐胃酸、α-半乳糖苷酶活力等表型和基因型方面都存在著較大的差異。前期研究發(fā)現(xiàn)解淀粉乳桿菌L6對水蘇糖具有較高的利用率,本研究對該菌的α-半乳糖苷酶基因進(jìn)行克隆表達(dá)并對其基本酶學(xué)性質(zhì)和轉(zhuǎn)糖基活性進(jìn)行了探究,成功表達(dá)出具有水解活性的α-半乳糖苷酶,同時(shí)對該酶的基本酶學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)該酶最佳反應(yīng)溫度為37°C,最佳反應(yīng)pH為6.0,同時(shí)還研究了該酶的熱穩(wěn)定性和pH穩(wěn)定性以及各種金屬離子對該酶反應(yīng)活性的影響。此外,利用高效液相色譜法和液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)證明來自解淀粉乳桿菌的α-半乳糖苷酶具有轉(zhuǎn)糖基活性,能夠利用蜜二糖合成低聚半乳三糖和四糖,為其工業(yè)化生產(chǎn)奠定理論基礎(chǔ)。為了更好的開發(fā)利用黃漿水,首次利用從酸漿水中分離的乳桿菌結(jié)合嗜熱鏈球菌ST3對黃漿水進(jìn)行發(fā)酵,并通過添加菠蘿汁大大改善了發(fā)酵黃漿水飲料的品質(zhì)。通過測定不同菌種組合制備的黃漿水發(fā)酵樣品的酸度值、大豆異黃酮糖苷轉(zhuǎn)化率以及感官評價(jià)值,同時(shí)采用