超高壓對米曲霉胞外酶活性的調(diào)控及其在傳統(tǒng)黃豆醬生產(chǎn)中的應(yīng)用研究.pdf

1、中國傳統(tǒng)的黃豆醬是通過醬曲的長時間發(fā)酵而成，成品黃豆醬不僅均有獨特的風(fēng)味，而且營養(yǎng)豐富，廣受消費者喜愛。但是，由于傳統(tǒng)的黃豆醬制作工藝要求的發(fā)酵時間長，嚴重制約了黃豆醬產(chǎn)量的提高，從而間接地增加了生產(chǎn)成本，不利于產(chǎn)品競爭力的提高。發(fā)酵在本質(zhì)上是醬曲中微生物的代謝活動和酶的催化反應(yīng)的過程，若能通過技術(shù)手段加強發(fā)酵過程中微生物的代謝活動和/或酶促催化反應(yīng)，則可以縮短發(fā)酵所需的時間或增強發(fā)酵的效果。研究表明，高靜壓對酶（蛋白質(zhì)）具有一定的活性

2、調(diào)控作用，通常表現(xiàn)為:(1)較低壓力可激活酶的活性，(2)較高的壓力可鈍化酶的活性。
　　本課題創(chuàng)新性地將超高壓技術(shù)與中國傳統(tǒng)的黃豆醬生產(chǎn)工藝相結(jié)合，將制備完成但還未開始發(fā)酵的醬曲進行超高壓處理，分析了不同壓力對處理后醬曲中對品質(zhì)有至關(guān)作用的米曲霉外胞酶的活性的影響，并進行動力學(xué)模型擬合，尋找能最大程度地激活醬曲中米曲霉胞外酶活性的超高壓處理參數(shù)，并選用該最優(yōu)處理條件進行黃豆醬發(fā)酵試驗，對發(fā)酵后的成品進行品質(zhì)分析，包括顏色、氨基酸

3、組成和香氣特征。同時，將品質(zhì)分析結(jié)果與市售典型的黃豆醬進行對比，分析利用超高壓技術(shù)縮短傳統(tǒng)黃豆醬的發(fā)酵過程、改善成品品質(zhì)（增強發(fā)酵效果）的可行性，目的是為傳統(tǒng)的黃豆醬生產(chǎn)工藝的產(chǎn)業(yè)化升級提供一種新手段。同時，本課題根據(jù)現(xiàn)有的超高壓裝備在溫度監(jiān)控方面的不足，設(shè)計和開發(fā)能有效監(jiān)控超高壓加工過程中溫度變化的溫度監(jiān)測和控制單元，并通過試驗進行驗證。
　　本論文的主要研究結(jié)果如下:
　　1.較低壓力的超高壓處理可激活醬曲PPO活性，在

4、壓力為200～300MPa、保壓時間為10min時，PPO酶活性增加到116～135％，而當(dāng)處理壓力大于350MPa，PPO活性呈顯著下降;通過模型擬合，PPO的壓變動力學(xué)在不同的壓力范圍內(nèi)呈現(xiàn)不同的特征:100～200MPa的HPP處理對醬曲PPO激活符合兩段式一級動力學(xué)模型(R2≥0.970);250～300MPa的HPP處理對PPO的激活符合一級分數(shù)轉(zhuǎn)換模型(R2≥0.994);而350～500MPa的HPP處理對PPO的鈍化效果

5、符合兩段式動力學(xué)模型與一級動力學(xué)模型的混合模型（R2≥0.995）。
　　2.通過對發(fā)酵后成品黃豆醬的色澤進行分析，醬曲經(jīng)過200～300MPa超高壓處理，可顯著加速黃豆醬在發(fā)酵過程中醬色素的形成，總色差較對照樣品由顯著增加，改善了黃豆醬的色澤品質(zhì)。
　　3.醬曲中性蛋白酶(pH=7.5)和堿性蛋白酶(pH=10.0)受壓力的影響規(guī)律類似，在150～500MPa壓力范圍內(nèi)，酶的壓變動力學(xué)模型符合兩段式一級動力學(xué)模型。中性和堿

6、性蛋白酶經(jīng)100～300MPa壓力處理活性有顯著提高。250～300MPa、5～10min的超高壓處理，醬曲中性蛋白酶和堿性蛋白酶活性分別從對照樣品的39.7和48.68U mL-1升高至120U mL-1以上，酶活性的增加比均超過240％;而較高的壓力處理(350～500MPa，0～20min)對蛋白酶的活性有顯著的鈍化作用。
　　4.醬曲經(jīng)過(250、300MPa，5、10min)的HPP處理，可增加在發(fā)酵過程中生成和積累的氨

7、基酸含量，HPP處理黃豆醬的干基總氨基酸含量范圍為7.0817～9.5332g100g-1，顯著高于市售樣品的總氨基酸含量，同時也符合國標(biāo)GB/T24399-2009對黃豆醬總氨基態(tài)氮含量的要求。結(jié)果表明:利用HPP處理提高醬曲蛋白酶的活性后，在較短的發(fā)酵時間內(nèi)，可形成比傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的黃豆醬更多的氨基態(tài)營養(yǎng)成分。
　　5.較250MPa相比，300MPa的HPP處理（保壓時間5 min）有利于發(fā)酵過程中Glu、Asp和Ser的生成

8、和積累，可顯著增強黃豆醬的鮮味特征;在處理壓力為300MPa時，較5min的保壓時間相比，10min的保壓時間不利于發(fā)酵過程中氨基酸的生成和積累，但具有降血壓功能的GABA含量明顯增加，含量由0.0606g100g1提高至0.0613g100g1，增加的百分率為1.16％。
　　6.電子鼻技術(shù)和LDA分析法可有效區(qū)分出市售黃豆醬和超高壓處理黃豆醬樣品，不同壓力處理對黃豆醬香氣特征值影響顯著。較市售樣品相比，超高壓黃豆醬的香氣具有某

9、種共性特征，且該共性受壓力大小的影響具有一定的方向性。
　　7.黃豆醬香氣經(jīng)HS-SPME-GC-MS可分析出共約60種芳香化合物，包括醇類化合物8種，醛類化合物10種，酸4種、酯類化合物22種，烷烴類化合物8種及其他7種化合物;表明經(jīng)過超高壓處理的黃豆醬香氣的主要組分發(fā)生變化;在保壓時間為5或10min時，增加處理壓力有利于醇、醛、酸類化合物的生產(chǎn)和積累，但不利于酯類化合物的生成和積累;相同的處理壓力，較長的保壓時間(10min