产γ-氨基丁酸乳酸菌的筛选及其发酵黑果花楸汁的工艺优化OA

为开发富含γ-氨基丁酸(GABA)的功能性黑果花楸(Aronia melanocarpa)发酵饮品,筛选出1株适合发酵黑果花楸汁的产GABA乳酸菌,并优化其发酵黑果花楸汁的工艺。基于L-MRS培养基,采用薄层层析法(TLC)与高效液相色谱法(HPLC),从64株分离自中国传统发酵食品的乳酸菌中筛选出6株产GABA菌株;将这6株乳酸菌进一步在黑果花楸汁中发酵制得发酵黑果花楸汁,测定发酵汁中GABA的质量浓度,并对这6株乳酸菌进行形态学观察、16S r DNA分子生物学鉴定,确定1株优良发酵菌;对该优良菌株的生长曲线、产酸曲线、耐酸能力、GAD酶活力进行测定。采用单因素实验、响应面试验、人工神经网络模型优化发酵工艺,确定较优发酵工艺。通过主观感官评价、电子舌分析对较优发酵工艺条件下制得的发酵黑果花楸汁进行评价,评估发酵过程对黑果花楸汁风味的影响。研究结果表明:6株产GABA乳酸菌发酵制得的黑果花楸汁中,GABA的最高质量浓度为2.07 mg/m L。发酵汁中GABA产量最高的菌株即为筛选得到的优良菌株(Lj16),经形态学观察、16S r DNA分子生物学鉴定,Lj16为短乳杆菌(Levilactobacillus brevis);Lj16在发酵黑果花楸汁中的GABA产量显著优于其他菌株(P<0.05)。对Lj16的生长曲线、产酸曲线、耐酸能力、GAD酶活力进行测定,结果表明,Lj16的生长曲线有较长的对数期,表明其具有持续、稳健的生物量积累能力;在pH值为2.5条件下处理4 h后,Lj16的存活率达65.79%±0.84%;GAD酶活力高达(2.020±0.182)U/m L,且产酸温和(终末p H=5.0),有利于GAD持续发挥作用。采用单因素实验、响应面试验与人工神经网络-遗传算法(ANN-GA)耦合模型优化发酵工艺,确定较优发酵工艺条件:L-谷氨酸钠质量分数为2.30%、酵母浸粉质量分数为2.40%、发酵温度36.5℃、发酵时间120 h、葡萄糖质量分数为1.5%;较优发酵工艺条件下发酵汁中GABA的质量浓度达(8.77±0.16)mg/m L。对较优发酵工艺条件下制得的黑果花楸汁进行感官评价与电子舌分析,发现发酵后黑果花楸汁的酸涩味显著降低,风味协调性明显改善。研究筛选出1株适用于黑果花楸汁发酵富集GABA的乳酸菌,优化了发酵工艺条件,并改善了黑果花楸汁的风味,希望研究可为高GABA含量的功能性发酵饮品开发、黑果花楸汁风味的调控提供技术指导。