微生物发酵酸浆絮凝淀粉机理研究

微生物发酵酸浆法絮凝淀粉主要在甘薯及绿豆淀粉生产中应用，是我国民间的传统工艺，但是，由于酸浆是自然发酵的产物，受各种因素影响很大，产品质量很不稳定，造成这些问题的主要原因是由于对酸浆沉淀淀粉机理的认识还不是十分清楚，因此也一直没有人工制备可用于酸浆生产的发酵剂的报道，本课题将从甘薯酸浆中筛选出的、具有高絮凝活性的菌株作为研究对象，研究其生长特性及絮凝活性；研究菌体间的排布方式、表面疏水性、絮凝前后菌体、淀粉颗粒及其复合体的Zeta电位变化，利用粒度分析仪及电子显微镜观察分析絮凝前后淀粉颗粒的形态、结构；通过酶解、热稳定性、灭菌等试验推测絮凝因子的成分，确定其化学组成及结构，揭示菌体絮凝淀粉的机理；分析甘薯、玉米原淀粉乳中淀粉与蛋白质等成分的组合状态和结构特点，研究制备针对不同的原淀粉乳的高效人工酸浆发酵剂，为玉米、甘薯等植物淀粉提取应用微生物发酵酸浆法工艺实现规模生产提供理论和技术。

针对目前淀粉生产中存在化学溶剂添加导致环境污染的情况，本课题主要研究了甘薯酸浆中的微生物絮凝淀粉机理，并进一步研究微生物发酵酸浆在玉米淀粉分离中的适用性。本课题的研究内容及主要成果如下：. 1、研究了自然发酵甘薯酸浆发酵过程中微生物区系的变化规律。在酸浆絮凝活力最高阶段，乳酸菌的数量最高，是酸浆中的优势菌。经鉴定优势菌株分别属于副干酪乳杆菌，噬淀粉乳杆菌和干酪乳杆菌三个种。其中絮凝活性最高的副干酪乳杆菌副干酪亚种L1（L.paracasei subsp. Paracasei L1）。. 2、以副干酪乳杆菌副干酪亚种L1为研究对象，从菌体细胞水平对其絮凝淀粉机理进行了研究，表明对淀粉颗粒具有絮凝活性的物质就位于L1菌体上。根据淀粉颗粒絮凝前后的显微形态观察、粒度测定、Zeta电位分析及氢键和离子键的检测结果表明，L1菌体与甘薯淀粉颗粒之间的结合力为离子键，絮凝过程符合桥联作用机理。. 3、通过对L1菌体的物理处理、化学处理及酶处理，充分证明菌体上的絮凝活性物质是糖蛋白类物质。成功地分离到了具有絮凝活性的副干酪乳杆菌L1表面的淀粉结合蛋白，并对该蛋白的絮凝活性进行了研究。结果显示：在35℃-40℃之间絮凝活性效果最好；pH 9.5时，絮凝活性最高。. 4、将自然发酵甘薯酸浆中分离的具有絮凝活性的副干酪乳杆菌副干酪亚种L1在玉米浆中的培养，优化培养条件和絮凝活性。最佳培养条件下，絮凝活性为0.1854 mg/mL。将生产甘薯淀粉的酸浆中筛选出的副干酪乳杆菌活化培养，用玉米汁发酵，制成副干酪乳杆菌发酵液浸泡玉米粒，结果表明，副干酪乳杆菌发酵液能够有效促进玉米粒吸水，增加溶液中可溶性蛋白质的含量。有利于玉米淀粉提取过程中淀粉与蛋白质分离。. 5、将玉米粒用副干酪乳杆菌活化培养成玉米酸浆浸泡24h后磨浆，加入L-半胱氨酸处理，结果表明L-半胱氨酸溶液与酸浆浸泡液混合作用对玉米淀粉及蛋白分离作用的影响最大。. 6、实验应用低场核磁共振研究了酸浆浸泡玉米粒的水分状态变化。通过测定不同浸泡液浸泡的玉米粒中的结合水、不易流动的水和自由水，了解玉米粒在浸泡过程中水分的迁移，36h后自由水显著增加。. 本项目共发表论文 12篇，其中SCI收录2篇，EI收录4篇。