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中国传统发酵食品品类丰富,以发酵酒、食醋、酱油、泡菜、发酵乳制品为典型代表,均具有“多微共窖”的特点。在发酵过程中,部分微生物对小分子脂肪酸酯类化合物的形成起到了重要作用,多种具有酯合成的微生物,包括细菌、酵母菌和霉菌均被发现于发酵食品中。
传统发酵食品营养丰富、风味独特,这些风味物质的来源主要包括3个方面,原料的带入、发酵过程中的化学转化以及生物作用。其中,生物作用即微生物代谢产生了大量的风味物质。细菌对于小分子脂肪酸酯类风味物质的合成具有重要作用。
我国传统发酵食品领域尤其重视具有小分子脂肪酸酯等风味物质合成功能的细菌的研究与应用。梁龙元筛选获得高产酯酶的芽孢杆菌,其酯酶催化底物具有选择性,对己酸的亲和及催化酯化效率较高,可以有效提高白酒中己酸乙酯的含量;郭通航等从变质食用油中分离出1株具有己酸乙酯合成能力的伯克霍尔德氏菌X10,该菌株在优化发酵条件下可产生胞外酯酶,用于提高浓香型白酒的风味和品质;黄丹等从泸香型大曲中成功筛选出1株血红鞘氨醇单胞菌,该菌在以黄豆粉为氮源,玉米粉为碳源,pH7.0,32℃,150r/min条件下恒温培养48h,其酯化酶的酶活可达18.26U/mL。
食醋是一类重要的调味品,不仅是我国的一类代表性传统发酵食品,在世界范围内也广泛分布,其产香的小分子脂肪酸酯以乙酸乙酯为代表,催化这种酯合成的绝对优势细菌包括乳杆菌以及醋酸杆菌。聂志强等采用宏基因组学的方法分析了天津独流老醋醋酸发酵阶段的细菌组成,发现乳杆菌和醋酸杆菌的丰度较高。乳杆菌是一类重要的益生菌,其主要功能是产生大量乳酸并且合成酯化酶催化乳酸乙酯的生成,形成食醋的独特风味。雷玛莎在研究微生物及其酶在固态发酵制醋中的作用时发现,乳酸菌的发酵有一个重要的生化过程,即可以使最后生成的部分乙酸与乙醇生成乙酸乙酯,对食醋独特的浓郁香味具有重要的感官贡献。醋酸杆菌是食醋中一类重要的生产菌株,王宗敏研究发现醋酸菌是与食醋中风味物质合成高度相关的核心微生物菌群之一,从镇江香醋醋醅中筛选到1株巴斯德醋酸菌,可产生酯酶催化醋酸与乙醇合成乙酸乙酯。王宗敏等还从镇江香醋中分离得到环状芽孢杆菌,该菌株可以耐受6%的乙醇,在pH>4、醋醅浸取液的比例在20%~40%时生长良好,并可促进小分子脂肪酸酯等挥发性物质的生成。
传统发酵食品的典型代表还包括酱油、泡菜和乳制品等,其中丰富的细菌可以产生多种风味化合物。在酱油研究中,Xiao等研究微生物菌群与酱油风味的关系,结果表明细菌对风味的形成贡献比真菌更突出,其中乳杆菌(植物乳杆菌)、明串珠菌、无色杆菌和片球菌与风味密切相关;Harada等使用气相色谱-质谱联用的方法研究了乳酸菌和酵母菌代谢产物对酱油香气特征的影响,确定了微生物源重要香气成分:乙酸乙酯;刘卓研究了耐盐乳酸菌对发酵工艺和酱油主要风味的影响,结果表明耐盐乳酸菌的添加可以促进酵母菌的生长,且对中后期酱油主体风味的形成和提高具有良好效果,香气成分的检测表明,乙酸乙酯等11种香气成分明显提高,说明耐盐乳酸菌是改善酱油风味的重要细菌资源。魏斯氏菌是酱油发酵过程中的优势细菌,可以代谢合成乙酸、丙酸、丁酸、戊酸等短链脂肪酸;李巧玉从高稀态酱油中筛选到3株魏斯氏菌:类肠膜魏斯氏菌、融合魏斯氏菌和食窦魏斯氏菌,并发现类肠膜魏斯氏菌是酱醪来源魏斯氏菌中具有产酯酶和类酯酶功能的菌株,其存在提升了成品酱油的风味。在泡菜研究中,朱琳等采用高通量测序分析了萝卜泡菜中细菌的多样性,其中优势菌群且具有酯合成性能的细菌包括乳酸菌、魏斯氏菌和片球菌;魏晓明等在黄秋葵泡菜研制中,添加4%植物乳杆菌、0.3%生香酵母,在此条件下泡菜的酸味和酯香味协调,感官评分最高;张基圣等以低盐泡菜为研究对象,其发酵前期的主要优势细菌是乳酸球菌和食窦魏斯氏菌,发酵中、后期的主要优势菌群是戊糖乳杆菌,乳酸球菌是乙酸乙酯合成的主要功能菌。在发酵乳制品研究中,李伟程等在解析传统发酵乳制品中微生物的多样性时,发现酸牛奶样品中细菌属以乳球菌属为主,酸马奶和酸驼奶样品中优势细菌以乳杆菌属为主,经HS-SPME/GC-MS检测方法确定这些细菌是产C6~C8小分子脂肪酸酯的主要菌种;王小标在酸马奶乳酸菌与酵母菌互生关系的研究中,发现干酪乳杆菌MLS5单菌发酵酸马奶中含有32种风味物质,其中酯类物质有7种,包括乙酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯等。
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