蘋果酒酒精發(fā)酵過程中結合so

蘋果酒酒精發(fā)酵過程中結合so

so2是制備水果、葡萄酒和葡萄酒的一般添加劑。它有抑菌、抗氧化、改善果酒風味、增酸等多種作用。但是,它也會給人的身體健康帶來問題。20世紀初,人們開始研究SO2的毒性。動物試驗表明,SO2的急性毒性不強;在SO2的慢性毒性研究方面,用含1.5g/kgSO2飼料喂養(yǎng)動物并繁殖幾代后,出現(xiàn)三個問題:一是硫胺素缺乏,二是胃部發(fā)生組織病變,三是動物生長緩慢;1973年,試驗證實了人體對亞硫酸鹽的過敏性反應。目前人們對食品安全問題日益重視,各國對果酒中SO2添加制定了限量標準。美國FDA要求在美國出售的葡萄酒,若其中總SO2含量超過10mg/L則需要在標簽上注明。我國國家標準中規(guī)定葡萄酒中總SO2最大限量為250mg/L,游離SO2的最高限量為50mg/L。長期以來SO2的安全問題在國內(nèi)一直并未引起足夠的重視,到目前為止也尚未見到相關的報道。針對這種情況,本文研究了蘋果酒中的SO2問題,試圖為解決SO2的安全問題提供依據(jù)和途徑。以蘋果濃縮汁稀釋液進行酒精發(fā)酵常出現(xiàn)發(fā)酵遲滯甚至意外停止的現(xiàn)象,研究表明添加合適的的營養(yǎng)素能夠解決這一問題。外加的營養(yǎng)元素主要有無機氮源、生物素、泛酸、硫胺素、肌醇、煙酰胺等。這些營養(yǎng)元素的添加同時也會影響到酵母代謝中間產(chǎn)物乙醛、丙酮酸等的分泌[4~6]。而乙醛、丙酮酸等物質(zhì)又是和游離SO2結合的主要物質(zhì),所以有必要探討營養(yǎng)素與發(fā)酵結束后結合SO2量的規(guī)律。所以,本文將利用單因素試驗和二次通用旋轉組合設計研究磷酸氫二銨、硫酸銨、硫胺素等營養(yǎng)素對蘋果酒酒精發(fā)酵結束后結合SO2量的影響,并試圖得到使結合SO2量與營養(yǎng)素添加量之間的關系。1材料和方法1.1蘋果汁稀釋20bx的初步篩選蘋果汁:濃縮蘋果汁,由匯源飲料食品有限公司提供,基本參數(shù)如下:可溶性固形物(73%),酸度(2.0%)。濃縮蘋果汁稀釋20°Bx后的可同化氮源及維生素含量見下表1。釀酒酵母菌種:酵母900,由試驗室保存。1.2生養(yǎng)箱、生化培養(yǎng)SO2氧化法檢測裝置;全自動殺菌釜MLS2420/2420U日本SANYO公司;生化培養(yǎng)箱LRH-250上海一恒科技有限公司;高速臺式離心機TGL16C上海安亭科學儀器廠;電熱恒溫水浴鍋北京市長風儀器儀器儀表公司;恒溫密度瓶(25ml)安徽鳳陽縣玻璃廠。1.3方法1.3.1發(fā)酵種子溶液的制備1.3.2發(fā)酵液的制備將蘋果濃縮汁稀釋至20°Bx。取稀釋后的蘋果汁,分裝入經(jīng)過紫外殺菌的500ml的三角瓶中,每瓶裝入400ml。稱取偏重亞硫酸鉀,用水溶解,配成30g/L溶液。用此溶液調(diào)各罐中SO2濃度達120mg/L。靜置24h之后,添加營養(yǎng)素,然后按5%接種量接入酵母菌種子液,在18℃下發(fā)酵18d。取18d的酒體檢測酒精度,將酒體離心后檢測游離SO2、結合SO2。1.3.3響應面優(yōu)化試驗單因素試驗:選用影響蘋果酒發(fā)酵的營養(yǎng)素磷酸氫二銨、硫酸銨、硫胺素、肌醇、煙酰胺、吡哆醇、生物素、泛酸鈣進行單因素試驗。試驗中各因素分別取五水平,分別檢測酒精發(fā)酵后酒樣的結合SO2量。二次通用旋轉組合設計試驗:在單因素試驗的基礎上進行組合設計。該方法試驗點由三部分構成,即要因點(1~8),它為各因素皆取二水平(+1,-1)的全面試驗點,分布在坐標軸上的星號點(9~14),以及各因素均取零水平的中心點(15~20)。本試驗以磷酸氫二銨、硫酸銨、硫胺素為自變量(分別用X1,X2,X3表示),酒精發(fā)酵結束后結合SO2和酒精度的量(分別用Y1,Y2表示)為響應值設計了三因素五水平共20個試驗點的響應面分析試驗。每個自變量取五個水平,如表2所示:試驗中每個試驗點取三個平行樣。試驗獲取的結合SO2和酒精度的響應值,用SASv8.0軟件進行分析,并由此給出方差分析表及響應面分析圖。1.3.4自由時間檢測和so2連接的檢測方法1.3.5酒精度法為gb/t35038和942結果與討論2.1硫酸銨的添加對結合so2的影響試驗中選用添加的營養(yǎng)素對蘋果酒酒精發(fā)酵結束后結合SO2的影響結果如圖1~3所示。從圖中可以看出,與對照樣相比,磷酸氫二銨、硫酸銨、硫胺素的添加能夠在不同程度上降低酒精發(fā)酵結束后酒樣的結合SO2的量。其中磷酸氫二銨添加量從200mg/L上升到400mg/L時,結合SO2的量從68.91mg/L下降到57.36mg/L,而添加量大于400mg/L時,結合SO2的量變化很小;硫酸銨的添加對結合SO2的影響呈現(xiàn)出隨著硫酸銨添加量的增加,結合SO2的量先減少后增加的規(guī)律,其中在硫酸銨添加量為600mg/L時,結合SO2的量達到最小量55.68mg/L;當硫胺素的添加量為0.90mg/L時,結合SO2的量達到最小值64.01mg/L;而其他五種營養(yǎng)素分別添加后,并沒有達到降低結合SO2的目的,反而是在不同程度上增加了酒精發(fā)酵結束后結合SO2的量。所以,在八種營養(yǎng)素中選用能夠在不同程度上降低酒精發(fā)酵結束后結合SO2量的三種營養(yǎng)素磷酸氫二銨、硫酸銨、硫胺素來進行下一步的二次通用旋轉組合設計,以期考察三種營養(yǎng)素對酒精發(fā)酵結束后結合SO2量的交互影響作用以及得到在選用的添加量范圍內(nèi)三種營養(yǎng)素對結合SO2量影響的回歸方程。2.2試驗結果的測定營養(yǎng)素對蘋果酒酒精發(fā)酵結束后結合SO2影響的二次通用旋轉組合設計試驗的20個試驗點的結果如表3所示。用SASv8.0軟件對20個試驗點的結合SO2響應值進行回歸分析,得到回歸方程,以及回歸方程方差分析表。以酒精發(fā)酵完成后的結合SO2(Y1)為響應值,經(jīng)回歸擬合后,得到回歸方程:2.2.1回歸模型的顯著性檢驗結合回歸方程的方差分析(見表4)中的失擬項均方和純誤差均方,對回歸方程進行失擬性檢驗如下,F=49.98849/12.79583=3.91<F0.05(5,5)=5.05。結果表明其差異不顯著,即回歸方程對所有的試驗點擬合的較好,所以可直接對回歸方程進行進一步地顯著性檢驗。從回歸方程的方差分析(見表4)可以看出,用回歸方程來描述結合SO2與全體自變量的關系時,其非線性關系顯著:F=3.410371>F0.05(9,10)=3.02,線性相關系數(shù)R2是0.7543,離回歸標準差為5.60287。這表明回歸方程擬合程度較好。2.2.2回歸系數(shù)的置信度從回歸系數(shù)的顯著性檢驗(表5)來看,回歸系數(shù)b1,b11,b12,b22在置信度90%以上顯著,而其它系數(shù)的t值的置信度均在90%以下。所以回歸方程為2.2.3利用二次通用旋轉組合設計試驗結果從表4得知,回歸方程的應變量即結合SO2與全體自變量之間非線性關系明顯?；貧w方程的一次項、二次項、交叉項的影響都是較顯著的,這說明所選的因素(磷酸氫二鉀、硫酸銨、硫胺素)之間的交互效應較大。二次通用旋轉組合設計試驗結果通過SASv8.0統(tǒng)計軟件處理后得到表示因素間交互作用的三維響應面圖以及二維平面上的等高線圖,見圖4~6。從圖4中可以看出,磷酸氫二銨、硫酸銨的添加都會降低酒精發(fā)酵結束后結合SO2的量,并且兩者有明顯的降低結合SO2的交互作用;從圖5、圖6中可以看出,硫胺素的添加對酒精發(fā)酵結束后結合SO2的量影響很小。由SASv8.0軟件分析得到,當磷酸氫二鉀、硫酸銨、硫胺素的添加量分別為568、347、0.648mg/L時,結合SO2的量達最低值33.08mg/L。2.3添加或不添加權利強度的營養(yǎng)二氧化硫作為抑菌劑已使用幾百年,但是它的使用也存在缺陷,例如一些微生物如Saccharomycescerevisiaeandbayanus比其他菌要更能抵抗SO2的抑制作用,它的功效受到pH的強烈影響,它會導致出現(xiàn)不良氣味,以及可能產(chǎn)生過敏性的反應。所以,在果汁和葡萄酒的工業(yè)生產(chǎn)中試圖尋找降低二氧化硫添加量或是替代品的途徑。本文選用的幾種營養(yǎng)素,特別是氮源如磷酸氫二銨、硫酸銨能夠在不同程度上解決蘋果濃縮汁酒精發(fā)酵遲滯的問題。而通過適當?shù)呐浔葋硖砑訝I養(yǎng)素,同時又達到了在一定程度上降低結合酒精發(fā)酵結束后結合SO2,使二氧化硫在酒精發(fā)酵過程中發(fā)揮最大限度作用的目的。BasilJarvis等人(2000)利用兩株酵母菌考查了三種溫度以及添加或不添加營養(yǎng)素(磷酸氫二銨、硫胺素、泛酸鈣混合添加)對蘋果酒發(fā)酵結束后亞硫酸鹽的結合水平的影響。結果表明:在添加營養(yǎng)素的條件下,結合SO2的量都比缺乏營養(yǎng)素的條件下要高。本文試驗結果中也出現(xiàn)了添加一定配比的營養(yǎng)素而使其酒精發(fā)酵結束后結合SO2比對照樣結合SO2量高的情況,與BasilJarvis等人的試驗結果有一致之處。另外,過量的含氮化合物會影響酒的風味和微生物的穩(wěn)定性,而且可能還會形成氨基-甲酸乙酯的前體物質(zhì),因此,各國對氮源添加量都有限定。美國規(guī)定在葡萄酒中添加磷酸氫銨(一銨和二銨)量不超過960mg/L,澳大利亞的限量為1885mg/L,而歐共體的規(guī)定嚴格一些,它規(guī)定添加磷酸氫二銨或硫酸銨的用量不超過300mg/L。本文中添加的氮源量未超過澳大利亞和美國對銨鹽的限量要求。3硫酸3.2添加量對酒精發(fā)酵及風味的影響3.1選用磷酸氫二銨、硫酸銨、硫胺素、肌醇、煙酰胺、吡哆醇、生物素、泛酸鈣等八種外加營養(yǎng)素進行的單因素試驗結果表明,與不加營養(yǎng)素的對照組相比,磷酸氫二銨、硫酸銨、硫胺素的添加能夠在不同程度上降低酒精發(fā)酵結束后結合SO2的量,當磷酸氫二銨、硫酸銨、硫胺素的添加量分別為400、600、0.9mg/L時,結合SO2的量分別為57.36、55.68、64.01mg/L(對照組為64.57mg/L);而其他營養(yǎng)素的添加反而會增加結合SO2的量。3.2由單因素試驗基礎上進行二次通用旋轉組合設計試驗,結果表明酒精發(fā)酵結束后結合SO2(Y1)