不同地区传统面食发酵剂中菌群结构及优势菌种代谢的研究

【摘要】我国传统面食发酵剂具有1700多年的悠久历史,其复杂而多样的微生物菌群组成使得其制作的传统发酵面食风味独特,受到广大消费者的青睐,因此,近年来对传统发酵剂的研究也受到更多学者的关注。虽然我国拥有丰富的传统面食发酵剂资源,但对其系统的研究尚处于起步阶段。本论文以我国不同地区传统面食发酵剂为研究对象,系统研究了各发酵剂中菌群多样性,对发酵剂在面团发酵过程中菌群结构及其代谢产物的变化进行了分析,并采用不同的技术方法检测了传统发酵剂制备的馒头中挥发性风味物质,旨在为我国传统面食发酵剂的基础研究提供参考。首先采用传统分离培养技术和非培养技术对不同发酵剂中细菌菌群多样性进行了分析。传统技术共鉴定到6种菌,分别为：干酪乳杆菌、植物乳杆菌、屎肠球菌、枯草芽孢杆菌、糖单孢菌及无色菌；采用PCR-DGGE技术共鉴定出五种菌,分别为：格氏乳球菌、植物乳杆菌、食品乳杆菌、旧金山乳杆菌及枯草芽胞杆菌；传统分离培养的结果表明植物乳杆菌为主要优势菌种,而PCR-DGGE技术则表明旧金山乳杆菌为优势菌种,食品乳杆菌和格氏乳球菌为次优势菌种。其中格氏乳球菌和枯草杆菌在传统面食发酵剂样品中尚未见报道。采用高通量测序技术共鉴定到35个菌属,其优势细菌菌群主要是乳杆菌属,明串株菌属及魏斯氏菌属。其次采用传统分离培养技术和PCR-DGGE技术对不同发酵剂样品中真菌菌群多样性进行了研究。通过传统分离培养技术,共分离到7种酵母菌和一种霉菌,分别为：酿酒酵母、异常毕赤酵母、扣囊复膜孢酵母、东方伊萨酵母、橙黄红酵母、季也蒙假丝酵母、光滑念珠菌和米根霉菌。采用PCR-DGGE技术共鉴定出6种酵母菌和一种霉菌,分别为：杰丁毕赤酵母、异常毕赤酵母、酿酒酵母、热带假丝酵母、德尔布孢圆酵母、humilis假丝酵母和米根霉菌。两种技术方法的结果显示：酿酒酵母是各传统面食发酵剂样品中的优势菌种,其中酿酒酵母、异常毕赤酵母和米根霉菌是两种技术方法共同鉴定到的菌种。然后对传统面食发酵剂在面团发酵过程中菌群结构变化及代谢产物进行了研究。发现在面团发酵过程中酵母菌菌落总数呈现先增加后稳定的趋势,而乳酸菌则是先增加后减少的趋势。在一次发酵阶段Hn样品中酵母菌数从6.66logcfu/g增加到了8.76logcfu/g,乳酸菌也从7.82logcfu/g增加到了8.91logcfu/g。而到了发酵后期,Sx和Hr样品中酵母菌数有所增加,而Hn、Hf、Gs样品中酵母菌数基本维持稳定；乳酸菌则除了Hn样品外,其他四个样品中乳酸菌菌落总数都呈现了显著下降的趋势。PCR-DGGE技术检测的面团发酵过程中菌群结构的变化基本是优势菌种随着发酵的进行,条带逐渐清晰,个别菌种随着发酵的进行逐渐消失。在面团发酵过程中pH基本呈现下降的趋势,而TTA值则呈现稳定增加的趋势；葡萄糖含量的变化是先增加后减少的趋势,而游离氨基酸含量则是先升高后降低,乳酸和醋酸的含量随着发酵的进行逐渐增加。采用SDE、SPME及吹扫捕集三种技术结合GC-MS技术对传统面食发酵剂制备的馒头中挥发性风味物质进行了分析。其中SDE技术共分离到19种化合物,其中12种醛类化合物,醇类化合物和酮类化合物各3种及2-戊基呋喃；SPME技术共分离到21种化合物,其中醛类有8种,醇类有7种,其次主要是酮类和酸类化合物,各有两种,还有2-戊基呋喃和萘；而吹扫捕集技术仅分离到12种化合物,醇类化合物5种,4种醛类化合物,还有醋酸、2-戊基呋喃和萘。三种技术分析结果各有侧重,最终确定采用SDE结合SPME技术分析馒头中挥发性风味物质。最后对单一酿酒酵母的发酵特性及制备的馒头中风味物质进行了研究。从传统面食发酵剂中分离的13株酿酒酵母菌中筛选出了具有较高发酵活力的菌种Hr-1。在Hr-1菌种的面团发酵过程中pH及TTA的变化幅度相对传统面食发酵剂相对缓和；而在发酵过程中葡萄糖含量的变化,随着发酵的进行而持续的降低；发酵过程中面团微观结构显示,经过酿酒酵母Hr-1的发酵,原来较为光滑、完整的淀粉颗粒有破损或变形；而蛋白质在发酵前后的变化相对较为显著,较发酵前出现了更多丝状结构。采用SDE技术对酿酒酵母制备的馒头中挥发性风味物质进行分析,共鉴定到13种化合物,以醛类化合物为主,其次为酮类化合物；通过SPME技术共分离鉴定到15种化合物,主要以醇类和醛类化合物为主,其次为醛类化合物。
【作者】张国华；
【导师】何国庆；
【作者基本信息】浙江大学，食品科学，2014，博士
【关键词】传统面食发酵剂；菌群结构；变性梯度凝胶电泳；高通量测序；挥发性风味物质；气质联用色谱；嗅觉测定仪；

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