蘋果酒酒精發(fā)酵過程中結(jié)合so

蘋果酒酒精發(fā)酵過程中結(jié)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(fēng)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(jì)初,人們開始研究SO2的毒性。動物試驗(yàn)表明,SO2的急性毒性不強(qiáng);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(yàn)證實(shí)了人體對亞硫酸鹽的過敏性反應(yīng)。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(biāo)準(zhǔn)。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(biāo)簽上注明。我國國家標(biāo)準(zhǔn)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(guān)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(jìn)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(jī)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(jié)合的主要物質(zhì),所以有必要探討營養(yǎng)素與發(fā)酵結(jié)束后結(jié)合SO2量的規(guī)律。所以,本文將利用單因素試驗(yàn)和二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)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(jié)束后結(jié)合SO2量的影響,并試圖得到使結(jié)合SO2量與營養(yǎng)素添加量之間的關(guān)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(yàn)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(jī)TGL16C上海安亭科學(xué)儀器廠;電熱恒溫水浴鍋北京市長風(fēng)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(dá)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(jié)合SO2。1.3.3響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)單因素試驗(yàn):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(jìn)行單因素試驗(yàn)。試驗(yàn)中各因素分別取五水平,分別檢測酒精發(fā)酵后酒樣的結(jié)合SO2量。二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計試驗(yàn):在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行組合設(shè)計。該方法試驗(yàn)點(diǎn)由三部分構(gòu)成,即要因點(diǎn)(1~8),它為各因素皆取二水平(+1,-1)的全面試驗(yàn)點(diǎn),分布在坐標(biāo)軸上的星號點(diǎn)(9~14),以及各因素均取零水平的中心點(diǎn)(15~20)。本試驗(yàn)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(jié)束后結(jié)合SO2和酒精度的量(分別用Y1,Y2表示)為響應(yīng)值設(shè)計了三因素五水平共20個試驗(yàn)點(diǎn)的響應(yīng)面分析試驗(yàn)。每個自變量取五個水平,如表2所示:試驗(yàn)中每個試驗(yàn)點(diǎn)取三個平行樣。試驗(yàn)獲取的結(jié)合SO2和酒精度的響應(yīng)值,用SASv8.0軟件進(jìn)行分析,并由此給出方差分析表及響應(yīng)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(jié)果與討論2.1硫酸銨的添加對結(jié)合so2的影響試驗(yàn)中選用添加的營養(yǎng)素對蘋果酒酒精發(fā)酵結(jié)束后結(jié)合SO2的影響結(jié)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(jié)束后酒樣的結(jié)合SO2的量。其中磷酸氫二銨添加量從200mg/L上升到400mg/L時,結(jié)合SO2的量從68.91mg/L下降到57.36mg/L,而添加量大于400mg/L時,結(jié)合SO2的量變化很小;硫酸銨的添加對結(jié)合SO2的影響呈現(xiàn)出隨著硫酸銨添加量的增加,結(jié)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(jié)合SO2的量達(dá)到最小量55.68mg/L;當(dāng)硫胺素的添加量為0.90mg/L時,結(jié)合SO2的量達(dá)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(dá)到降低結(jié)合SO2的目的,反而是在不同程度上增加了酒精發(fā)酵結(jié)束后結(jié)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(jié)束后結(jié)合SO2量的三種營養(yǎng)素磷酸氫二銨、硫酸銨、硫胺素來進(jìn)行下一步的二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計,以期考察三種營養(yǎng)素對酒精發(fā)酵結(jié)束后結(jié)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(jié)合SO2量影響的回歸方程。2.2試驗(yàn)結(jié)果的測定營養(yǎng)素對蘋果酒酒精發(fā)酵結(jié)束后結(jié)合SO2影響的二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計試驗(yàn)的20個試驗(yàn)點(diǎn)的結(jié)果如表3所示。用SASv8.0軟件對20個試驗(yàn)點(diǎn)的結(jié)合SO2響應(yīng)值進(jìn)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(jié)合SO2(Y1)為響應(yīng)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(yàn)結(jié)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(jìn)行失擬性檢驗(yàn)如下,F=49.98849/12.79583=3.91<F0.05(5,5)=5.05。結(jié)果表明其差異不顯著,即回歸方程對所有的試驗(yàn)點(diǎn)擬合的較好,所以可直接對回歸方程進(jìn)行進(jìn)一步地顯著性檢驗(yàn)。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(jié)合SO2與全體自變量的關(guān)系時,其非線性關(guān)系顯著:F=3.410371>F0.05(9,10)=3.02,線性相關(guān)系數(shù)R2是0.7543,離回歸標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)(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(zhuǎn)組合設(shè)計試驗(yàn)結(jié)果從表4得知,回歸方程的應(yīng)變量即結(jié)合SO2與全體自變量之間非線性關(guān)系明顯。回歸方程的一次項、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(yīng)較大。二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計試驗(yàn)結(jié)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(yīng)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(jié)束后結(jié)合SO2的量,并且兩者有明顯的降低結(jié)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(jié)束后結(jié)合SO2的量影響很小。由SASv8.0軟件分析得到,當(dāng)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(jié)合SO2的量達(dá)最低值33.08mg/L。2.3添加或不添加權(quán)利強(qiáng)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(qiáng)烈影響,它會導(dǎo)致出現(xiàn)不良?xì)馕?以及可能產(chǎn)生過敏性的反應(yīng)。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(dāng)?shù)呐浔葋硖砑訝I養(yǎng)素,同時又達(dá)到了在一定程度上降低結(jié)合酒精發(fā)酵結(jié)束后結(jié)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(jié)束后亞硫酸鹽的結(jié)合水平的影響。結(jié)果表明:在添加營養(yǎng)素的條件下,結(jié)合SO2的量都比缺乏營養(yǎng)素的條件下要高。本文試驗(yàn)結(jié)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(jié)束后結(jié)合SO2比對照樣結(jié)合SO2量高的情況,與BasilJarvis等人的試驗(yàn)結(jié)果有一致之處。另外,過量的含氮化合物會影響酒的風(fēng)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(yán)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(fēng)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(jìn)行的單因素試驗(yàn)結(jié)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(jié)束后結(jié)合SO2的量,當(dāng)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(jié)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(jié)合SO2的量。3.2由單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計試驗(yàn),結(jié)果表明酒精發(fā)酵結(jié)束后結(jié)合SO2(Y1)