豆腐黄浆水酸化过程中菌群分析及其关键乳酸菌的代谢研究

豆腐黄浆水酸化过程中菌群分析及其关键乳酸菌的代谢研究豆腐作为我国的传统食品,在其生产过程中伴随着大量的副产物即黄浆水的产生,黄浆水中含有大量的营养功能物质,在自然条件下,大量的微生物发酵使黄浆水酸化成为酸浆水并用作豆腐凝固剂用来制备酸浆豆腐。酸浆豆腐要比硫酸钙、氯化镁等凝固剂制备的豆腐在口感、质构等方面更具有优势,而酸浆水中微生物菌群结构决定了酸浆水的品质,进一步影响到豆腐以及后续衍生产品的质量。此外,黄浆水除少部分用于制备豆腐凝固剂,大部分都被倾倒于环境当中,造成大量的环境污染和资源浪费。本论文旨在研究豆腐酸浆水中的菌群多样性及其关键乳酸菌的代谢特性,期望为酸浆豆腐的生产以及黄浆水的开发利用提供理论基础。首先对酸浆水中微生物菌群多样性以及菌群对酸浆水中营养功能物质的影响进行研究。结果发现乳杆菌是酸浆水微生物中的优势菌属,所占的比例为95.31%,而毕赤酵母属、肠球菌属、芽孢杆菌属和醋酸菌属所占比例分别只有0.90%,0.04%,0.02%和0.09%。宏基因学分析和培养法发现解淀粉乳杆菌是酸浆水菌群中的主要菌种之一。酸浆水中的乳杆菌在代谢大豆低聚糖分泌乳酸过程中起主导作用,同时乙酸菌属也可以分泌乙酸,这两种有机酸是豆腐黄浆水酸化过程中的主要物质;同时乳杆菌还可以促进酸浆水中糖苷型的大豆异黄酮的转化,本研究为豆腐以及后续产品的生产提供了理论依据和技术指导。利用基因组测序以及体外实验,从表型和基因型对解淀粉乳杆菌的益生功能特性以及代谢特性进行研究。首先对酸浆水两株关键微生物解淀粉乳杆菌L5和L6进行鉴定和RAPD分型以及全基因组测序分析。研究发现两株菌对测试的抗生素未产生耐药性,同时对有害代谢如生物胺、溶血毒素等进行测定,在两株菌中未检测到有毒代谢产物,从基因水平上也未发现耐药性相关基因与有害代谢物产生相关的基因。以嗜酸乳杆菌NCFM作为阳性对照,对两株菌的益生功能特性进行研究,结果显示它们在人工合成胃液中具有较高的存活率,并能够抑制致病菌,分泌细菌素,粘附Caco2细胞,同时对棉子糖和水苏糖(胀气因子)具有较高的利用率,还可以部分利用淀粉;从基因水平方面,本研究测定的与益生特性相关的基因都能够在基因组中找到。因此,解淀粉乳杆菌L5和L6是安全的并具有被开发成为益生菌的潜力。此外,通过比较基因组学分析和表型研究发现,L5和L6虽然在进化上具有较近的亲缘关系,但是它们在菌体形态、耐胃酸、α-半乳糖苷酶活力等表型和基因型方面都存在着较大的差异。前期研究发现解淀粉乳杆菌L6对水苏糖具有较高的利用率,本研究对该菌的α-半乳糖苷酶基因进行克隆表达并对其基本酶学性质和转糖基活性进行了探究,成功表达出具有水解活性的α-半乳糖苷酶,同时对该酶的基本酶学性质进行了研究,发现该酶最佳反应温度为37°C,最佳反应pH为6.0,同时还研究了该酶的热稳定性和pH稳定性以及各种金属离子对该酶反应活性的影响。此外,利用高效液相色谱法和液质联用技术证明来自解淀粉乳杆菌的α-半乳糖苷酶具有转糖基活性,能够利用蜜二糖合成低聚半乳三糖和四糖,为其工业化生产奠定理论基础。为了更好的开发利用黄浆水,首次利用从酸浆水中分离的乳杆菌结合嗜热链球菌ST3对黄浆水进行发酵,并通过添加菠萝汁大大改善了发酵黄浆水饮料的品质。通过测定不同菌种组合制备的黄浆水发酵样品的酸度值、大豆异黄酮糖苷转化率以及感官评价值,同时采用