胡椒固态发酵脱皮机制的研究

白胡椒是我国最重要的胡椒加工产品，脱皮是其加工的关键工序。目前国内外普遍采用传统浸渍法脱皮。由于自然浸渍环境下菌相复杂，生产周期长，产品往往带有明显臭味，严重影响了产品品质，限制了我国白胡椒产品在国际市场的价格，制约了我国胡椒产业的健康发展。本项目首先以纯酶制剂进行脱皮试验，研究脱皮过程与各种酶的相互关系，并通过动态监测酶解过程中各种酶活性、主要水解产物的生成，与脱皮率、脱皮时间之间的关系，从而揭示脱皮关键酶及与相关酶之间的协同作用规律，为筛选高效脱皮菌株提供理论依据。同时，通过对比研究固态发酵和液态发酵脱皮过程中微生物区系的变化、异味成分特别是臭味成分的变化，阐明胡椒脱皮过程中臭味成分的累积生成机制。在此基础上研究固态发酵脱皮过程的影响因素、控制臭味生成的方法，为建立胡椒固态发酵高效脱皮、生产优质白胡椒的新技术提供理论依据。

传统浸渍法生产白胡椒周期长，产品异味明显，制约了我国胡椒产业的发展。本项目研究了固态发酵脱皮过程的影响因素、脱皮机制和臭味成分累积机制，主要结论如下：.1、鲜胡椒经pH3柠檬酸溶液50℃浸泡20min，再经15.0mL/L乙烯利催熟1-2h后，固态发酵60h，脱皮率100%，所得白胡椒气味纯正，其正-丁酸含量仅为自然浸渍法的0.42%。胡椒碱为4.97g/100g、挥发油6.7mL/100g、不挥发性乙醚萃取物为7.762g/100g，均高于市售白胡椒。.2、在胡椒固态发酵过程中，聚半乳糖醛酸酶活力最高，在发酵48h时为1785.67U/mL；果胶酯酶活力36h时最大，为1445.62 U/mL；纤维素酶活力48h时最大，为1330.17 U/mL；木聚糖酶活力60h时最大，为535.17 U/mL；未检测到果胶裂解酶活力。此外，采用几种较高纯度的酶制剂单独和组合进行脱皮试验，进一步证实固态发酵过程中聚半乳糖醛酸酶起主要作用，其次是果胶酯酶，纤维素酶，木聚糖酶等。.3、固态发酵后鲜胡椒果皮中果胶脱除率最高，达58.4%；木质素次之，为7.17%。进一步分析果胶的降解情况发现，固态发酵28 h前，酶对半乳糖醛酸的作用非常明显，并且该酶的高活力集中在发酵开始后的28 h。在28h 后果胶中阿拉伯糖和半乳糖开始在支链上降解，木糖含量在发酵12 h后开始下降。另外，发酵过程中主链半乳糖醛酸残基受到明显破坏，但是，甲酯化度和乙酰化度基本处于稳定状态。.4、在固态发酵脱皮过程中，接种的Aspergillus_niger始终占真菌总含量的90%以上；对于细菌， Pseudomonas、Tatumella、Pantoea、Acinetobacter、Lactococcus、Stenotrophomonas和Enterobacter占细菌含量95%以上，而Pseudomonas含量最高，占总细菌量26.8%。同时，Stenotrophomonas、Sphingobacterium、Chryseobacterium和Achromobacter含量随着发酵进行显著升高。而传统浸渍法脱皮过程中，乙酰木聚糖酯酶(COG3458)和果胶酯酶(COG4677)显著上升， Selenomonas和Prevotella是引起脱皮过程中微生物群落结构改变的主要因素。