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酒类酒球菌培养特性研究

作　者: 纪赟
导　师: 刘天中
学　校: 中国海洋大学
专　业: 食品科学
关键词: 酒类酒球菌培养特性苹果酸-乳酸发酵动力学酿酒适应性
分类号: TS261.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

乳酸菌是葡萄酒酿造过程中的重要微生物。乳酸菌能将苹果酸转化成乳酸,降低葡萄酒的酸度,这一微生物转化过程称为苹果酸-乳酸发酵。由于苹果酸-乳酸发酵一般是在酒精发酵结束后进行,因此,又称之为二次发酵。在现代葡萄酒工艺中,MLF是酿造优质红葡萄酒和部分白葡萄酒必须进行的工艺。生产上选择对葡萄酒环境适应性强、苹乳转化能力强的优良苹果酸-乳酸菌株,对于葡萄酒酿造业具有重要的实践意义。本实验所选的酒类酒球菌为本实验室自行选育并进行保藏,具有很好的酿酒适应性。本论文从酒类酒球菌的培养基出发,设计了正交实验来优化培养基组成配方,以期得到最适宜酒类酒球菌生长的培养基。本论文通过一系列实验对酒类酒球菌培养基的设计与优化、摇瓶发酵工艺条件的确定、酒类酒球菌的批式培养动力学和批式流加培养特性以及酒类酒球菌对葡萄酒环境的适应性分别进行了研究。通过上述实验,初步确定了该酒类酒球菌的培养特性,为对其进行高密度培养研究提供了技术支持,希望能对冷冻干燥发酵剂的研制提供理论和实践基础。首先,考察不同培养基组成对酒类酒球菌生长的影响。通过对酒类酒球菌的培养,采用正交实验以期得到最佳培养基配方组成,并进行验证试验,最后得到适合酒类酒球菌生长的最佳培养基组成。最佳培养基命名为番茄汁培养基,其组成为（g/L）:酵母膏1.0,蛋白胨20,葡萄糖14,苹果酸0.05, Tween-80 1.0,柠檬酸二铵1.0,MgSO₄·7H₂O 0.1,MnSO₄·H₂O 0.001,盐酸半胱氨酸0.01,番茄汁25（v/v%体积分数）。结果表明在三种培养基（ATB、MRS和番茄汁培养基）中,以番茄汁培养基批式培养的菌浓最大,达到了14×10⁸cfu/mL,ATB培养基次之,为3.3×10⁸ cfu/mL,MRS最小,为2.5×10⁸ cfu/mL。第二,对得到适合酒类酒球菌生长的培养基进行优化实验,我们得到了摇瓶培养工艺的优化条件。该优化条件为:温度28℃,pH4.8,转速100转/分,种龄48h,接种龄5%。第三,建立酒类酒球菌培养过程的动力学模型。利用在番茄汁培养基下酒类酒球菌发酵动力学实验数据进行了三组初始葡萄糖浓度为15,13,12g/L的培养动力学实验。利用上述动力学模型和参数对培养基中初始葡萄糖分别为14g/L的发酵过程进行预报,结果表明模型值与实验所获得数值具有较好的一致性。这就表明酒类酒球菌的培养,其乳酸的生成属于强烈的以生长耦联动力学机制。获得的培养动力学参数用于对酒类酒球菌的培养动力学预报,取得了较好的效果,表明所建立的动力学模型是可靠的。第四,通过对高糖溶液,高糖培养基,和含微量元素锰,镁的高糖溶液的批式流加培养考察糖和微量元素对细胞生长的影响。结果表明通过批式流加使细胞菌体浓度可达到27.5×10⁸cfu/mL,是普通培养的二倍。虽然糖和微量元素对酒类酒球菌有刺激生长的作用,但并非是影响细胞高密度培养的关键因素。第五,通过考察该菌株对pH值、酒精和SO2的耐受性,来验证该菌株的酿酒适应性。在低pH值、10%—14%的酒精浓度,以及含20-50mg/L SO₂时,该酒类酒球菌株均有一定的生长,显示了其较好的葡萄酒酿造适应性及其对低pH、酒精和SO2的耐受性。但pH值、SO2以及酒精浓度对于细胞的生长具有非常明显的抑制作用。当pH从3.4降低到3.0时,OD值下降了几乎2倍,而当酒精含量从10%提高到14%时,OD值则下降了3倍左右。对细胞生长影响最大的是体系中的SO2浓度。当SO2浓度在20-50mg/L之间时,当SO2从20mg/L增加到50mg/L时,OD值则几乎下降了4倍。最后,本文为初步验证该酒类酒球菌是否具有将苹果酸转化成乳酸的能力,采用了一种模拟葡萄酒成分的培养基,将该菌株接入模拟葡萄酒培养基中进行发酵培养,通过分析测定相关指标确定了该菌株具有一定能够的将苹果酸转化成乳酸的能力。

酒类酒球菌培养特性研究

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