高产γ-氨基丁酸乳酸菌的筛选及其在荔枝汁发酵中的应用

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荔枝是一种汁多味甜且营养丰富的岭南特色水果,随着种植技术的进步,荔枝的产量逐年攀升,但由于其成熟期短而集中且不易于保藏,这给荔枝产业带来很大的压力,因此需要对其加工以缓解鲜销压力。荔枝中γ-氨基丁酸(GABA)的含量丰富,而GABA所具备的降低血压、抗焦虑等生理功效已被证实。针对目前市场上荔枝加工形式较为单一,开发富GABA的新型荔枝系列产品迫在眉睫。乳酸菌作为近几年研究的一大热点,广泛运用在果蔬饮料的发酵中,且通过乳酸发酵能较好的保持或提高果蔬原料的营养价值和感官品质。本研究先筛选得到一株高产GABA且可食用的乳酸菌,然后将其制成使用方便的乳酸菌直投式发酵剂,以荔枝汁为原料,优化了荔枝汁乳酸菌发酵饮料的工艺参数及其发酵过程中GABA含量和其他营养成分的变化;并对其风味特性进行了研究。论文的主要结论如下:1.以中国传统发酵泡菜样品中分离得到的乳酸菌为实验菌株,在发酵培养基中筛选出一株产GABA含量为3.78 g/L的乳杆菌,并将其命名为HU-C2W。通过对菌株HU-C2W的生理生化实验以及16S rDNA基因序列分析,表明菌株HU-C2W为植物乳杆菌。2.通过KM小鼠急性经口毒性试验对HU-C2W菌株的安全性进行验证,证实其在经口灌胃及14 d观察期内小鼠均未见异常症状,且体重正常增长,未见动物死亡。经肝脏病理学切片观察,也未见肝脏有异常现象。采用《食品安全国家标准急性经口毒性试验》(GB 15193.3-2014)中最大耐受计量法,得受试物对KM小鼠的急性经口毒性LD50>41.2 g/kg体重。3.经单因素和正交试验获得混合保护剂中海藻糖的添加量为5%、谷氨酸钠的添加量为10%、脱脂乳粉的添加量为15%时,HU-C2W菌株冻干后的活菌数量最高。扫描电镜观察混合保护剂对冻干前后细胞形态的影响,结果表明保护剂对HU-C2W菌株的保护效果显著。4.通过单因素和响应面试验和分析,确定了荔枝汁乳酸菌发酵饮料的最佳工艺为:发酵时间14.54 h,发酵温度为36.70℃,接种量为5.58%。最佳工艺制得的乳酸菌发酵荔枝汁饮料口感柔和、酸甜适中、色泽透亮,其感官评分也最高。5.高效液相色谱测得荔枝汁在乳酸发酵过程中GABA含量,较原汁相比,发酵40 h后提高了50%,其含量达132 mg/100mL。经乳酸发酵使荔枝汁中总糖含量从184.93 mg/mL下降到136.76 mg/mL,pH值从4.8下降到3.7,活菌数维持在9 logCFU/mL。通过对发酵底物营养成分的研究,发现荔枝原汁适宜乳酸发酵。6.通过电子鼻和HS-SPME-GC-MS对荔枝汁饮料发酵前后风味物质进行测定,发现发酵后烯烃类和醛类物质减少,醇类物质有增加的趋势。乳酸菌发酵后的荔枝汁主要风味物质由香叶醇和芳樟醇等典型的挥发性风味物质(愉悦的花香味)组成。电子鼻测定结果表明,发酵的第2天时,荔枝汁中的风味物质丰度最大,且随着发酵时间的延长,有明显的下降趋势。
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