香蕉酒發(fā)酵后乙醛含量的影響因素研究

香蕉酒發(fā)酵后乙醛含量的影響因素研究

在香蕉的制備過程中，二氧化硫主要用于預(yù)防和抗高血壓，從而改善果酒的味道，增加水分。隨著人們對二氧化硫安全性研究的開展和世界各國對食品安全的日益重視,二氧化硫給人體健康帶來的問題日益受到關(guān)注。如何在充分發(fā)揮二氧化硫作用的前提下減少二氧化硫的使用量,已成為香蕉酒釀造安全方面的重要研究課題。乙醛是釀酒過程中的副產(chǎn)物,少量的乙醛對酒的品質(zhì)是有益的,但過量的乙醛會結(jié)合二氧化硫,導(dǎo)致游離二氧化硫的含量偏低,降低二氧化硫的作用效果及酒的品質(zhì)。香蕉含有豐富的酚類物質(zhì)及活躍的多酚氧化酶,香蕉酒在釀制過程中很容易氧化變質(zhì)。為了防止香蕉酒的變質(zhì),往往使用較高濃度的二氧化硫,但容易對人們的身體健康造成不利影響。為此,本文就產(chǎn)低乙醛酵母的篩選及乙醛含量的控制進(jìn)行研究,以期提高二氧化硫的作用效果,并為開發(fā)低硫型香蕉酒提供理論依據(jù)。1材料和方法1.1儀器、設(shè)備和工程設(shè)備香蕉?？谑心蟻啅V場家樂福超市,八九成熟;白砂糖市售一級;酵母菌種SaccharomycescerevisiaeW1、W2、W3、W4、W5、W6由海南大學(xué)食品學(xué)院提供;乙縮醛、堿性品紅、亞硫酸氫鈉、濃硫酸、無水乙醇(無醛)、碘、碘化鉀、淀粉、氯化鈉、氧化鈉、硫代硫酸鈉、無水碳酸鈉、重鉻酸鉀、磷酸氫二鈉、硫酸銨均為分析純。723N可見分光光度計(jì)上海精科;PL303電子天平梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;QBI-250生化培養(yǎng)箱希斯百瑞儀器有限公司;HH-S6數(shù)顯恒溫水浴鍋金壇市晶玻實(shí)驗(yàn)儀器廠;GI54DW立式自動壓力蒸汽滅菌器致微(廈門)儀器有限公司;SWGJ-1FD潔凈工作臺蘇州佳寶凈化工程設(shè)備有限公司;SHZ-D(Ⅲ)循環(huán)水式真空泵。1.2實(shí)驗(yàn)方法1.2.1環(huán)保氧化1.2.2乙醛1.2.3確定模型材料取實(shí)驗(yàn)室保存的SaccharomycescerevisiaeW1、W2、W3、W4、W5、W6六株酵母進(jìn)行活化,活化后接入100mL糖度為22°Bx,pH為3.5的香蕉澄清汁中進(jìn)行發(fā)酵,發(fā)酵結(jié)束后測定乙醛含量,選出產(chǎn)乙醛量最低的酵母作營養(yǎng)素影響實(shí)驗(yàn)。1.2.4影響香蕉酒精中乙醇產(chǎn)量的單一因素實(shí)驗(yàn)1.2.4.1.糖對乙酰胺的影響將香蕉汁糖度調(diào)為16、18、20、22、24°Bx,接入8%的酵母,在23℃下發(fā)酵,結(jié)束后測定乙醛含量。1.2.4.2.添加二氧化硫?qū)σ掖嫉挠绊憣⑾憬吨?0、60、80、100、120mg/L的添加量加入二氧化硫,23℃發(fā)酵結(jié)束后測定乙醛含量。1.2.4.磷酸氫二銨用量的確定將香蕉汁按200、400、600、800、1000mg/L的添加量加入磷酸氫二銨,于23℃下發(fā)酵結(jié)束后測定乙醛含量。將香蕉汁按400、600、800、1000、1200mg/L的添加量加入硫酸銨,于23℃下發(fā)酵結(jié)束后測定乙醛含量。1.2.4.響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行組合設(shè)計(jì),本實(shí)驗(yàn)以糖度,二氧化硫,磷酸氫二銨,硫酸銨為自變量(分別用X1,X2,X3,X4表示),酒精發(fā)酵結(jié)束后,以乙醛的值為響應(yīng)值,設(shè)計(jì)了四因素五水平共31個實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的響應(yīng)面分析實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)因素水平編碼如表1所示。實(shí)驗(yàn)獲取的乙醛的響應(yīng)值用SAS9.0進(jìn)行分析,并由此給出分析表。1.2.4.5.香蕉酒的發(fā)酵過程新鮮香蕉→去皮熱燙(4~5min)→破碎→酶解、過濾→果汁→成分調(diào)整→接種→主發(fā)酵→后發(fā)酵→陳釀、澄清→殺菌→成品2結(jié)果與分析2.1w5的乙醛含量當(dāng)香蕉酒在適宜的條件下發(fā)酵時,接種量相同的情況下,不同菌種的乙醛產(chǎn)量不同,如圖1所示。從圖1可知,W5的乙醛產(chǎn)量最高。據(jù)測定,隨著乙醛含量的增加,香蕉酒中結(jié)合二氧化硫的含量增加,酒中游離二氧化硫減少。W6號菌種產(chǎn)乙醛最少,從而選擇W6菌株作進(jìn)一步發(fā)酵實(shí)驗(yàn)。2.2單因素試驗(yàn)的結(jié)果2.2.1糖度對乙醛含量的影響糖度對乙醛的影響如圖2所示。由圖2可知,乙醛的產(chǎn)量隨著糖度的增加呈下降趨勢。糖是乙醛形成的重要底物,當(dāng)糖度為22°Bx時,乙醛的含量最低。當(dāng)糖度過高時,不利于酵母的生長及發(fā)酵。所以選擇最適的糖度為22°Bx。2.2.2氧化碳用量二氧化硫?qū)σ胰┑挠绊懭鐖D3所示。由圖3可知,二氧化硫添加量為60mg/L時,乙醛含量最少。二氧化硫用量過低,會導(dǎo)致雜菌的生長,從而影響香蕉酒的發(fā)酵。二氧化硫用量高,可較好地抑制雜菌的繁殖,但同時對酵母菌的發(fā)酵能力也產(chǎn)生了抑制。所以選擇二氧化硫添加量的最適量為60mg/L。2.2.3磷酸氫二銨含量對乙醛產(chǎn)量的影響磷酸氫二銨對乙醛的影響如圖4所示。從圖4可見,磷酸氫二銨0~400mg/L時,乙醛含量隨著磷酸氫二銨含量的增加而增加;磷酸氫二銨400~600mg/L時,乙醛含量隨著磷酸氫二銨含量的增加而降低,在磷酸氫二銨600mg/L時,乙醛產(chǎn)量最低;此后,隨著磷酸氫二銨含量的進(jìn)一步增加,乙醛產(chǎn)量又呈上升趨勢。因此,磷酸氫二銨最適添加量為600mg/L。2.2.4硫酸銨添加量硫酸銨對乙醛的影響如圖5所示。由圖5可知,硫酸銨添加對乙醛的影響是隨著硫酸銨添加量的增加,乙醛含量先升高,當(dāng)達(dá)到頂峰時,隨著添加量的增加而下降,當(dāng)添加量為600mg/L時達(dá)到最低點(diǎn),然后又呈上升趨勢。與對照相比,添加硫酸銨具有良好的抑制乙醛含量增加的能力。硫酸銨最適添加量為600mg/L。由單因素實(shí)驗(yàn)可知,可選用磷酸氫二銨、硫酸銨、二氧化硫和糖度進(jìn)行下一步的響應(yīng)面設(shè)計(jì),以探究四種因素對發(fā)酵結(jié)束后乙醛的交互影響作用以及得到在選用的添加量范圍內(nèi)四種因素對乙醛含量影響的回歸方程。2.3正交試驗(yàn)結(jié)果及方差分析用SAS9.0軟件對31個實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的乙醛響應(yīng)值進(jìn)行回歸分析,得回歸方程為:在α=0.05水平去除不顯著項(xiàng),簡化后的回歸方程:Y1=13.78571+4.025X1+2.333333X2+3.291667X3+4.401488X1X1+4.276488X2X2+2.401488X3X3對香蕉酒中乙醛含量的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行方差分析,并對各因子的偏回歸系數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn),結(jié)果(表3)表明:一次項(xiàng)中X1、X3的偏回歸系數(shù)極顯著,說明糖度、磷酸氫二銨對乙醛產(chǎn)量有極顯著影響;一次項(xiàng)中X2的偏回歸系數(shù)顯著,說明二氧化硫?qū)σ胰┊a(chǎn)量有顯著影響;其交互項(xiàng)偏回歸系數(shù)均未達(dá)到顯著水平;二次項(xiàng)中X1X1,X2X2的偏回歸系數(shù)達(dá)到極顯著水平;二次項(xiàng)中X3X3的偏回歸系數(shù)達(dá)到顯著水平:X4X4項(xiàng)的偏回歸系數(shù)未達(dá)到顯著水平。根據(jù)顯著水平的不同,發(fā)現(xiàn)4個因素對乙醛含量的影響大小順序:糖度>磷酸氫二銨>二氧化硫>硫酸銨。以乙醛含量為準(zhǔn),將其回歸方程用LINGO語言進(jìn)行分析,得到最佳方案為:糖度為22°Bx,二氧化硫添加量為60mg/L,磷酸氫二銨的添加量為600mg/L,硫酸銨的添加量為639.35mg/L。對最佳方案進(jìn)行驗(yàn)證,得到乙醛含量為13.02mg/L,與理論值13.65mg/L相差不大,所以可認(rèn)其為最佳方案。3響應(yīng)面優(yōu)化香蕉酒中乙醛含量的模型3.1通過響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)建立了糖度、二氧化硫、磷酸氫二銨、硫酸銨4個因素對香蕉酒乙醛含量的影響的回歸方程:Y1=13.78571+4.025X1+2.333333X2+3.291667X3+4.401488X1X1+4.276488X2X2+2.401488X3X3此模型在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)能較準(zhǔn)確地反映香蕉酒中乙醛含量的變化情況。3.24個因素對香蕉酒中乙醛含量的影響大小順序