基于Simplex算法對馬奶啤酒發(fā)酵控制優(yōu)化及品質(zhì)分析

王 威,武 運,*,古麗娜孜,張亞南,吳浩天,田 歌,華 雨

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院,新疆烏魯木齊 830052;2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院,新疆烏魯木齊 830052)

基于Simplex算法對馬奶啤酒發(fā)酵控制優(yōu)化及品質(zhì)分析

王 威1,武 運1,*,古麗娜孜1,張亞南1,吳浩天1,田 歌1,華 雨2

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院,新疆烏魯木齊 830052;2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院,新疆烏魯木齊 830052)

以馬奶啤酒為考察對象,通過控制單因素實驗確定四個單因素,判斷步長,利用Simplex算法確定馬奶啤酒發(fā)酵控制參數(shù),結(jié)果表明:接種總量8%(干酪乳桿菌∶馬克思克魯維酵母菌=1∶2),發(fā)酵溫度35 ℃,發(fā)酵時間48 h,蔗糖添加量9%及麥芽汁添加量30%為最佳發(fā)酵參數(shù),此條件下的綜合pH為3.30±0.02,酒精度為5.4%±0.2% vol,感官評分為79±1.4。感官指標,理化指標及衛(wèi)生指標均符合《GB 19302-2010發(fā)酵乳》國標。馬奶啤酒發(fā)酵控制的研究為新疆地區(qū)馬乳及其制品的多樣性提供了理論與實踐基礎(chǔ)。

馬奶啤酒,Simplex算法,發(fā)酵控制參數(shù),品質(zhì)分析

隨著新疆馬產(chǎn)業(yè)日益發(fā)展,生鮮馬乳及其制品市場需求增多[1-3]。馬奶啤酒是以生鮮馬乳為原料,通過乳酸及酒精發(fā)酵制成的一款新型馬乳類低酒精飲料[4-6],既有馬乳的乳香,又含有麥芽的醇香,口感更柔和,深受女性及年輕人的歡迎[7-8],然而,國內(nèi)對馬奶啤酒的研究相對較少,而基于Simplex算法對馬奶啤酒的研究還未見報道,Simplex算法是一種智能電子化方法,常用于仿生學(xué)、遺傳基因等分析。采用Simplex算法控制馬奶啤酒發(fā)酵條件,避免了實驗點的遺漏,靈活快速的得出最佳發(fā)酵條件,高效的用于馬奶啤酒及其他乳品發(fā)酵的生產(chǎn)中,提高生產(chǎn)效率[9-10]。

本實驗基于生鮮馬乳及其奶啤的優(yōu)點,對生鮮馬乳進行二次生物發(fā)酵,通過關(guān)鍵控制單因素實驗點確定步長,建立馬奶啤酒Simplex算法,從而控制馬奶啤酒發(fā)酵參數(shù)條件,對于推動新疆馬資源發(fā)展,改善馬乳及其制品的風(fēng)味有重大現(xiàn)實意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮馬乳 購于新疆烏魯木齊大灣地區(qū);大麥芽和啤酒花 由濟南金源啤酒原料有限公司網(wǎng)售;干酪乳桿菌(Lactobacilluscasei)和馬克思克魯維酵母菌(Kluyveromycesmarxianus) 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院微生物實驗室;MRS肉湯、酵母浸出粉胨葡萄糖培養(yǎng)基(yeast extract peptone dextrose medium,YPD)和瓊脂 青島日水生物技術(shù)有限公司。

FA2014N分析天平 北京東南儀誠實驗室設(shè)備有限公司;LD2X-50KB型立式電熱壓力蒸汽滅菌器 上海申安醫(yī)療器廠;HWS-26電熱恒溫水浴鍋 上海一恒科學(xué)儀器有限公司;LRH生化培養(yǎng)箱 上海一恒科技有限公司;SXKW數(shù)顯控溫電熱套 北京市永光明醫(yī)療儀器廠;HR40-A2生物安全柜 青島海爾特種電器有限公司;WFI-J型手持測糖儀 成都豪創(chuàng)光電儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程圖

1.2.2 操作關(guān)鍵點

1.2.2.1 母發(fā)酵液的制備 在無菌條件下,將馬克思克魯維酵母菌接種到Y(jié)PD培養(yǎng)基上,于28 ℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h,進行活化培養(yǎng),將干酪乳桿菌接種到MRS肉湯培養(yǎng)基上,在37 ℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)24 h。接種量均為2%。將活化好的乳酸菌及酵母菌分別進行馴化,制得母發(fā)酵液,活菌數(shù)均為1×106CFU/mL,冷藏備用[11]。

1.2.2.2 麥芽汁的制備 將大麥芽粉碎至80目,加入蒸餾水(料水比為1∶6),進行分段糖化。之后靜置20～30 min,用八層紗布過濾,測定總固形物含量。將濾液煮沸后加入啤酒花(添加量為0.1%),并用乳酸調(diào)制pH在5.2±0.1,煮沸20 min。將煮沸后的麥汁靜置20 min過濾冷卻,備用[12]。

1.2.2.3 酸乳制備 將生鮮馬奶于85 ℃水浴滅菌20 min,冷卻后接種干酪乳桿菌母發(fā)酵液進行42 ℃發(fā)酵,發(fā)酵時間為6 h,冷卻到4 ℃后熟24 h得到酸乳冷藏備用。

1.2.2.4 酒精發(fā)酵 將原料酸乳中加入馬克思克魯維酵母菌母發(fā)酵液、麥芽汁(12 °P)及蔗糖,進行酒精發(fā)酵。

1.2.3 馬奶啤酒關(guān)鍵控制單因素實驗分析

1.2.3.1 總接種量對馬奶啤酒發(fā)酵性能的影響及其步長確定 實驗采用總接種量分別為3%、6%、9%、12%、15%,菌種比例1∶1,發(fā)酵溫度為28 ℃,發(fā)酵時間為48 h,蔗糖添加量6%,麥芽汁添加量30%,測量發(fā)酵后的酒精度及pH,確定接種總量。

1.2.3.2 菌種比例對馬奶啤酒發(fā)酵性能的影響及其步長確定 實驗采用干酪乳桿菌和馬克思克魯維酵母菌進行發(fā)酵,菌種比例分別為1∶1、1∶2、2∶1、1∶3、3∶1,總接種量6%,發(fā)酵溫度為28 ℃,發(fā)酵時間為48 h,蔗糖添加量6%,麥芽汁添加量30%,測量發(fā)酵后的酒精度及pH,確定最佳菌種比例及步長。

1.2.3.3 發(fā)酵溫度對馬奶啤酒發(fā)酵性能的影響及其步長確定 實驗采用發(fā)酵溫度分別為20、24、38、32、36 ℃,總接種量6%,接種比例1∶1,發(fā)酵時間為48 h,蔗糖添加量6%,麥芽汁添加量30%,測量發(fā)酵后的酒精度及pH,確定最佳發(fā)酵溫度及步長。

1.2.3.4 發(fā)酵時間對馬奶啤酒發(fā)酵性能的影響及其步長確定 實驗采用發(fā)酵時間分別為24、48、72、96、120 h,總接種量6%,接種比例1∶1,發(fā)酵溫度為28 ℃,蔗糖添加量6%,麥芽汁添加量30%,測量發(fā)酵后的酒精度及pH,以確定最佳發(fā)酵時間及步長。

1.2.3.5 蔗糖添加量對馬奶啤酒發(fā)酵性能的影響及其步長確定 實驗采用蔗糖添加量分別為0%、3%、6%、9%、12%,接種總量6%,接種比例1∶1,發(fā)酵溫度為28 ℃,發(fā)酵時間為48 h,麥芽汁添加量30%,測量發(fā)酵后的酒精度及pH,以確定最佳蔗糖添加量及步長。

1.2.3.6 麥芽汁添加量對馬奶啤酒發(fā)酵性能的影響 實驗采用的麥芽汁添加量分別為10%、20%、30%、40%、50%,接種總量6%,接種比例1∶1,發(fā)酵溫度為28 ℃,發(fā)酵時間為48 h,蔗糖添加量6%,測量發(fā)酵后的酒精度及pH,以確定最佳麥芽汁添加量。

1.2.4 馬奶啤酒單純形優(yōu)化實驗

1.2.4.1 初步單純形的建立 本實驗根據(jù)D.E.Long提出的利用long系數(shù)表計算初始單純形的頂點,在單因素實驗的基礎(chǔ)上,選擇影響較大的四因素,確定步長值,進行初步單純形的建立。四因素分別為A接種總量、B發(fā)酵溫度、C發(fā)酵時間、D蔗糖添加量,設(shè)定其相應(yīng)步長為3、8、24、3。通過表1 Long系數(shù)表可推出表2 初始單純形設(shè)計表。

表1 Long系數(shù)Table 1 Long coefficient

表2 初始單純形設(shè)計Table 2 The initial simplex design

1.2.4.2 單純形的推進實驗 基于上述初形單純形模型的建立,采用逐次淘汰的方法進行單純形推進實驗,在排除舊點的同時,發(fā)現(xiàn)新的實驗點。在n個因素中,若一個點經(jīng)過n-1次推進仍未被淘汰,則證明實驗條件在該點收斂。新實驗點計算如下:

新實驗點=2×(留下的實驗點之和)/個數(shù)-去掉的實驗點

式(1)

通過對初始單純形中的各個組合進行pH、酒精度及感官測定,同時,根據(jù)式(1)進行馬奶啤酒單純形推進實驗新實驗點的計算,進行馬奶啤酒發(fā)酵控制參數(shù)推進實驗設(shè)計,推進實驗設(shè)計見表3。

表3 馬奶啤酒發(fā)酵控制參數(shù)推進實驗設(shè)計Table 3 Mare’s milk beer fermentation control parameters design of experiment

1.2.4.3 單純形推進驗證實驗 根據(jù)推進實驗得出的最佳發(fā)酵工藝參數(shù)條件,進行兩次驗證實驗,測定其pH、酒精度及感官評價。

1.2.5 成品酒品質(zhì)評價

1.2.5.1 感觀指標 確定馬奶啤酒的滋味、色澤及風(fēng)味相應(yīng)評分比例,進行權(quán)重感官評定,繪制雷達感觀分析圖[13]。取適量樣品置于潔凈燒杯中,在自然光下觀察色澤和組織狀態(tài);滋味和風(fēng)味先聞氣味,然后用溫開水漱口,通過品嘗確定樣品滋味和風(fēng)味,見表4。

表4 馬奶啤酒感官評價Table 4 Mare’s milk beer sensory evaluation criteria

1.2.5.2 理化指標檢測 酒精度:蒸餾法,用酒精計測定;總酸(以乳酸計g/L):酸堿滴定法測定;還原糖(以葡萄糖計g/L):高錳酸鉀滴定法測定。以上指標均參照《GB19302-2010發(fā)酵乳》[14];蛋白質(zhì):凱氏定氮法測定;脂肪:索氏提取法測定。以上指標均參照《GB/T 23546-2009奶酒》[15]。

1.2.5.3 衛(wèi)生指標檢測 馬奶啤酒微生物指標(大腸菌群、金黃色葡萄球菌及沙門氏菌)的測定參照《GB19302-2010發(fā)酵乳》。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實驗數(shù)據(jù)通過SPSS 19.0軟件及Origin 9.0軟件進行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬奶啤酒關(guān)鍵控制單因素實驗分析結(jié)果及步長的確定

2.1.1 馬奶啤酒發(fā)酵總接種量分析及其步長的確定 通過不同的總接種量確定馬奶啤酒發(fā)酵控制過程中的總接種量對其酒精度與pH的影響,判斷步長。由圖1可看出,不同的總接種量對發(fā)酵液酒精度的影響較大,而pH處于平緩降低的趨勢。隨著總接種量的增大,酒精度呈現(xiàn)先明顯升高,再緩慢降低的趨勢,當(dāng)總接種量達到6%時,酒精度最高至4.2% vol,pH為4.23。當(dāng)總接種量在6%～15%酒精度趨于平穩(wěn),可能是后期馬奶啤酒發(fā)酵液中利用酒精發(fā)酵的營養(yǎng)物質(zhì)減少,菌株的發(fā)酵速度和產(chǎn)乙醇能力也相應(yīng)降低。綜上所述選取總接種量6%作為初步單純形的初始實驗點,步長為3。

圖1 總接種量對馬奶啤酒發(fā)酵特性的影響Fig.1 The influence of the total quantity of both the mare’s milk beer fermentation characteristics

2.1.2 馬奶啤酒發(fā)酵菌種比例分析及其步長的確定 由圖2可看出,不同的菌種比例對于馬奶啤酒酒精度有一定影響,但并未表現(xiàn)出規(guī)律性,而pH雖呈現(xiàn)下降趨勢,但下降幅度小,影響不明顯。菌種比例分別為1∶2和1∶3酒精度接近,但菌種比例1∶2的pH略高于菌種比例1∶3,更利于后續(xù)單純形優(yōu)化實驗的進行,使其口感更加柔和。綜上所述菌種比例(干酪乳桿菌∶馬克思克魯維酵母菌)選取1∶2。

圖2 菌種比例對馬奶啤酒發(fā)酵特性的影響Fig.2 The influence of strain ratio on mare’s milk beer fermentation characteristics

2.1.3 馬奶啤酒發(fā)酵溫度分析及其步長的確定 發(fā)酵溫度的不同,會很大程度上影響發(fā)酵產(chǎn)品品質(zhì),無論是何種菌種,只有在最適的發(fā)酵溫度條件下培養(yǎng),發(fā)酵性能才能最優(yōu),溫度過高過低均會抑制其增長[16]。由圖3可以看出,隨著發(fā)酵溫度升高,酒精度呈先增加后降低的趨勢,當(dāng)溫度為28 ℃時,酒精度達到最高為4.8% vol,pH緩慢降低,可能是因為乳酸菌在28～36 ℃范圍內(nèi)生長良好,乳酸菌產(chǎn)酸能力逐漸增強,導(dǎo)致馬奶啤酒發(fā)酵液的環(huán)境改變,影響酒精發(fā)酵,使酒精度降低。綜上所述選取發(fā)酵溫度為28 ℃作為初步單純形的初始實驗點,步長為8。

圖3 發(fā)酵溫度對馬奶啤酒發(fā)酵特性的影響Fig.3 The influence of fermentation temperature on mare’s milk beer fermentation characteristics

2.1.4 馬奶啤酒發(fā)酵時間分析及其步長的確定 由圖4所示,隨著發(fā)酵時間的增加,酒精度指標呈先上升后趨于平穩(wěn)的趨勢,pH先逐漸降低,后趨于平穩(wěn)。發(fā)酵時間為24 h時,酒精度未測出,可能是由于發(fā)酵時間過短,酵母菌未充分利用馬奶啤酒內(nèi)的糖分等物質(zhì)。發(fā)酵時間在24～48 h時,酒精度逐步升高,而pH逐漸降低。發(fā)酵時間在48～120 h時,酒精度先緩慢降低,再緩慢上升,但整體趨于平穩(wěn),而pH趨于穩(wěn)定。綜上所述選取發(fā)酵時間為48 ℃作為初步單純形的初始實驗點,步長為24。

圖4 發(fā)酵時間對馬奶啤酒發(fā)酵特性的影響Fig.4 The influence of fermentation time on mare’s milk beer fermentation characteristic

2.1.5 馬奶啤酒蔗糖添加量分析及其步長的確定 蔗糖為酵母菌在酒精發(fā)酵過程中提供碳源,不同蔗糖添加量會極大的影響酵母菌在酒精發(fā)酵過程中發(fā)酵性能[17]。由圖5可知,隨著蔗糖添加量的增加,酒精度逐漸升高,當(dāng)蔗糖添加量為9%,酒精度達到最高,說明蔗糖添加量為9%時,可充分被酵母菌利用轉(zhuǎn)化為酒精,有利于酒精發(fā)酵;在不加蔗糖時,無酒精度測出,而pH變化趨勢不明顯。綜上所述選取蔗糖添加量為9%作為初步單純形的初始實驗點,步長為3。

圖5 蔗糖對馬奶啤酒發(fā)酵特性的影響Fig.5 The influence of sucrose on mare’s milk beer fermentation characteristics

2.1.6 馬奶啤酒麥芽汁添加量分析及其步長的確定 麥芽汁同樣為酵母菌在酒精發(fā)酵過程中提供碳源,并且,麥芽汁的添加可以提升馬奶啤酒的風(fēng)味。由圖6可知,在麥芽汁添加量為10%～30%時,酒精度逐漸升高,當(dāng)添加量為30%時,酒精度達到最大;在添加量為30%～50%時,酒精度有所下降后趨于穩(wěn)定,而pH呈現(xiàn)先升高,后降低的趨勢。綜上所述麥芽汁添加量為30%。

圖6 麥芽汁對馬奶啤酒發(fā)酵特性的影響Fig.6 The influence of wort on mare’s milk beer fermentation characteristics

2.2 馬奶啤酒Simplex算法優(yōu)化實驗結(jié)果

2.2.1 初始單純形實驗結(jié)果 以表2為實驗組合,進行初始單純形實驗,測定pH、酒精度及進行感官評價,結(jié)果如表5所示。

表5 馬奶啤酒初始單純形評價Table 5 Mare’s milk beer initial simplex evaluation

注:同列不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05)。

從表5中可知,以1號實驗點為對照,其余實驗點pH及感官評分差異性顯著(p<0.05)。根據(jù)pH、酒精度及感官評定綜合評價可以看出影響馬奶啤酒發(fā)酵控制參數(shù)的初始單純形序號從大到小為:2>3>1>5>4。即初始最佳發(fā)酵工藝參數(shù)為:接種總量9%(干酪乳桿菌∶馬克思克魯維酵母菌=1∶2),發(fā)酵溫度28 ℃,發(fā)酵時間48 h,蔗糖添加量9%及麥芽汁添加量30%。在此條件下得到酒精度5.3%±0.071% vol,感官評分79.5±0.707,較其他組合口感佳,而各組合pH沒有明顯變化。

2.2.2 單純形的推進實驗結(jié)果 通過初始單純形實驗結(jié)果可以得出,4號實驗綜合評價最低,故去除4號實驗點,再根據(jù)1.2.4.1中的方法及1.2.4.2中的公式(1)進行新實驗點的推進,測定pH、酒精度及進行感官評價,綜合評定在新的實驗條件下具有收斂性的參數(shù)組合,結(jié)果如表6所示。

表6 單純形的推進實驗結(jié)果Table 6 The simplex propulsion experiment results

注:同列間標不同字母為差異性顯著(p<0.05)。

表6可知,不同實驗點的酒精度及感官評分差異性顯著(p<0.05),pH差異性不顯著。pH與酒精度均影響感官評分,各實驗點以感官評分指標為主,但當(dāng)感官評分接近時,選取酒精度較高的實驗點作為最優(yōu)實驗點。因此,根據(jù)pH、酒精度及感官評定綜合評價可以看出影響馬奶啤酒發(fā)酵控制參數(shù)的推進實驗序號從大到小為:8>6>9>7。即推進最佳發(fā)酵控制參數(shù)為:接種總量8%(干酪乳桿菌∶馬克思克魯維酵母菌=1∶2),發(fā)酵溫度35 ℃,發(fā)酵時間48 h,蔗糖添加量9%及麥芽汁添加量30%。在此條件下得到pH3.28±0.021,酒精度5.4%±0.071% vol,感官評分81±0.707。

推進實驗經(jīng)過n-1個單純形,即通過四組推進實驗的綜合評價,8號實驗結(jié)果仍未被淘汰,綜合評價與初始單純形結(jié)果接近并最優(yōu),說明8號實驗組合是推進實驗的收斂點[18-19]。

2.2.3 單純形推進驗證實驗結(jié)果 通過表6可得到8號實驗組合為綜合評價高的實驗點,進行兩次單純形推進實驗,實驗結(jié)果如表7所示。

表7 重復(fù)性實驗結(jié)果Table 7 Repetitive experimental results

由表7可得8號實驗驗證結(jié)果重復(fù)性良好,與推進實驗中最優(yōu)實驗組合接近,故馬奶啤酒最佳發(fā)酵控制參數(shù)為:接種總量8%(干酪乳桿菌∶馬克思克魯維酵母菌=1∶2),發(fā)酵溫度35 ℃,發(fā)酵時間48 h,蔗糖添加量9%及麥芽汁添加量30%。此條件下的綜合pH為3.30±0.02，酒精度為5.4%±0.2% vol,感官評分為79±1.4。

2.3 成品酒綜合品質(zhì)評價

2.3.1 感官指標評價結(jié)果 通過專業(yè)培訓(xùn)人員對馬奶啤酒成品進行權(quán)重感官評價,繪制感官評價雷達分析圖,見圖7。

圖7 感官評價雷達分析圖Fig.7 Sensory evaluation of radar analysis diagram

從圖7可以看出成品酒在滋味、色澤及風(fēng)味上趨于平衡,滋味及風(fēng)味占的比重大于色澤。最終產(chǎn)品色澤為柔和的乳黃色,細膩均勻,無分層,馬奶啤酒兼?zhèn)渌崮獭⑵【骑L(fēng)味,殺口力較好,清爽,無異味。

2.3.2 理化指標 將馬奶啤酒進行理化指標照國標中指標進行分析,檢測結(jié)果見表8。

表8 馬奶啤酒理化指標評價結(jié)果Table 8 Mare’s milk beer physical and chemical index evaluation result

由于我國未對馬奶啤酒產(chǎn)品制定標準,所以酒精度、總酸及還原糖指標參照國家標準GB/T 23546-2009,奶酒、蛋白質(zhì)和脂肪含量參照國家標準GB 19302-2010發(fā)酵乳其中酒精度、總酸和還原糖均符合國家標準,蛋白質(zhì)和脂肪含量低于國家標準,其原因是由于發(fā)酵原料馬乳本身蛋白質(zhì)和脂肪含量較低[20]。

2.3.3 衛(wèi)生指標 將馬奶啤酒進行微生物指標照國標中指標進行分析,檢測結(jié)果見表9。

表9 馬奶啤酒微生物及指標檢測結(jié)果Table 9 Mare’s milk beer microbial and indicators for test results

注:“-”表示未檢出。

由表9可以看出,馬奶啤酒微生物衛(wèi)生指標符合國家標準。

3 結(jié)論

基于Simplex算法對馬奶啤酒發(fā)酵控制參數(shù)進行優(yōu)化,通過確定因素與步長進行單純形與推進模型,得到更適用于馬奶啤酒發(fā)酵的發(fā)酵參數(shù)。由上述實驗可知影響較大的4個單因素,即接種總量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間及蔗糖添加量。利用SPSS 19.0軟件對馬奶啤酒進行初形單純形的建立、推進實驗及驗證實驗,確定最優(yōu)收斂點為8號,即最佳發(fā)酵工藝參數(shù)為:接種總量8%(干酪乳桿菌∶馬克思克魯維酵母菌=1∶2),發(fā)酵溫度35 ℃,發(fā)酵時間48 h,蔗糖添加量9%及麥芽汁添加量30%,此條件下的綜合pH為3.30±0.02,酒精度為5.4%±0.2% vol,感官評分為79±1.4。該算法減少大量實驗點的設(shè)計,縮短實驗周期,產(chǎn)品風(fēng)味獨特,為馬乳及其制品的研究提供理論依據(jù)。

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華南農(nóng)業(yè)大學(xué)新發(fā)現(xiàn)——“超超級細菌”

一個號稱讓所有抗生素藥物都束手無策的“超超級細菌”日前登上了醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的熱搜榜，成了臨床治療的一項巨大挑戰(zhàn)。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)國家獸醫(yī)微生物耐藥性風(fēng)險評估實驗室科研人員在一只患病寵物貓身上發(fā)現(xiàn)一株大腸桿菌，該大腸桿菌攜帶了一個雜合質(zhì)粒，可使菌株對碳青霉烯類和粘菌素兩種藥物同時耐藥?！疤记嗝瓜╊惪咕幨桥R床治療多重耐藥革蘭氏陰性菌感染最重要的抗菌藥之一，一旦碳青霉烯類藥物失效，粘菌素可作為有力補充?！比A農(nóng)獸醫(yī)學(xué)院國家獸醫(yī)微生物耐藥性風(fēng)險評估實驗室孫堅副教授介紹，由于抗菌能力強，粘菌素也一直被視為人類抵抗耐藥菌的“最后一道防線”。

2009年，在印度新德里發(fā)現(xiàn)的碳青霉烯酶NDM-1，雖然僅僅攜帶了一個耐藥基因，其卻能抵抗所有的β-內(nèi)酰胺類抗生素，如青霉素、頭孢菌素和碳青霉烯類等藥物，因此得名“超級細菌”。2015年底，華農(nóng)國家獸醫(yī)微生物耐藥性風(fēng)險評估實驗室則在中國境內(nèi)的動物和人醫(yī)臨床菌株中發(fā)現(xiàn)了粘菌素耐藥基因mcr-1?！啊壖毦瘎t是前兩類‘超級細菌’耐藥基因的雜合和重組”孫堅解釋。

細菌感染是人類死亡的第一殺手，人類對于這種“超超級細菌”是否真的完全束手無策呢？孫堅表示，實際上，“超超級細菌”對所有抗生素都耐藥的說法并不準確，它是一種“泛耐藥細菌”，即細菌對常用抗菌藥物幾乎全部耐藥，而并非“全耐藥細菌”。就目前情況來看，利用常規(guī)治療手段對付“超超級細菌”已沒了效果，因而，科學(xué)家對非常規(guī)治療手段則給予期望。

質(zhì)粒的水平轉(zhuǎn)移是導(dǎo)致耐藥性泛濫的一個主要原因。質(zhì)粒是常見的一種基因轉(zhuǎn)運載體，它可以在不同細菌之間相互傳播?！氨热缫粋€質(zhì)粒攜帶AB兩種抗生素的耐藥基因，另一個質(zhì)粒攜帶CD兩種抗生素的耐藥基因，兩種質(zhì)粒的雜合便同時對ABCD四種抗生素耐藥。”華南農(nóng)大劉雅紅教授團隊通過進一步的分子生物學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，在分離出的這株大腸桿菌中不僅同時攜帶blaNDM-5和mcr-1兩個耐藥基因，且兩個基因同時位于一個可接合轉(zhuǎn)移的雜合質(zhì)粒中?；诖?，研究團隊提出了雜合質(zhì)粒形成的模型。這種雜合的方式尚屬首次發(fā)現(xiàn)，為后續(xù)進一步研究相似的雜合質(zhì)粒提供了可行的范本。

“目前只在患病動物身上分離出‘超超級細菌’，還沒有案例顯示人類已經(jīng)感染到‘超超級細菌’。但是，由于人與動物之間的親密關(guān)系，并且目前存在傳播方向不確定的問題，是否會傳播到人身上，還有待觀察，需要引起我們高度重視”孫堅介紹。超級耐藥基因的易感人群多是危重病人、長期住院患者、長期使用抗菌藥物患者以及接受侵襲性操作治療的患者等，而機體免疫功能正常的人則能夠抵抗許多耐藥菌。此外，雖然腸道是易感染細菌的“重災(zāi)區(qū)”，呼吸道或傷口感染等也同樣不容忽視。在動物身上發(fā)現(xiàn)了超級耐藥基因細菌，就一定表示超級細菌是從動物身上源起的嗎？“耐藥基因的溯源是一個很復(fù)雜的過程，雖然現(xiàn)在還沒有最終結(jié)論，但是目前的觀點普遍認為，環(huán)境才是耐藥基因的來源”劉雅紅解釋。 “想要扭轉(zhuǎn)目前超級耐藥性細菌肆虐的局面，必須控制抗生素濫用現(xiàn)象，合理、科學(xué)地使用抗生素?！眲⒀偶t強調(diào)，雖然“超超級細菌”傳播渠道還未完全蓋棺定論，但控制抗生素濫用確是必然，減少抗生素的濫用必然毫無疑問是抗擊“超超級細菌”大舉進攻的首要工作。

摘自：廣州日報

Fermentation control optimization and quality analysis of mare’s milk beer based on Simplex algorithm

WANG Wei1,WU Yun1,*,GU Li-nazi1,ZHANG Ya-nan1,WU Hao-tian1,TIAN Ge1,HUA Yu2

(1.College of Food Science and Pharmaceutical Science,Xinjiang Agricultural University,Urumqi 830052,China;2.College of Science and Technology,Xinjiang Agricultural University,Urumqi 830052,China)

Putting mare’s milk beer as investigation object,the mare’s milk beer fermentation control parameters had been conformed by the control of single factor experiment for determine the four factors,judgment step length,Simplex algorithm.The results showed that the best fermentation parameters had been selected as the inoculation amount 8%(Bacilluscasei∶Kluy-veromycesmarxianus=1∶1),set 35 ℃ as fermentation temperature,set fermentation time as 48 h,set 9% and 30% as sucrose content and malt juice.Under this condition,pH was selected as 3.30±0.02,degree of alcohol was selected as 5.4%±0.2% vol,sensory score was selected as 79±1.4.All indexes above all inculds sensory,physical and chemical,sanitary were recognized by national standard named “GB19302-2010 fermented milk”.Foundation of theory and practice was provided by the study of control of the mare’s milk beer fermentation for the diversity of mare’s milk and its products in Xingjiang.

mare’s milk beer;Simplex algorithm;fermentation control optimization;quality analysis

2016-09-26

王威(1991-)，男，碩士研究生，研究方向：食品生物技術(shù)，E-mail:928178182@qq.com。

*通訊作者:武運(1965-)，女，教授，主要從事食品生物技術(shù)與食品安全方面的研究，E-mail:wuyunster@sina.com。

“十二五”國家科技支撐項目(2012BAD44B01-05)。

TS252.42

A

:1002-0306(2017)04-0191-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.04.028