发酵生物工程技术论文

2019-05-24 版权声明 举报文章

1材料与方法

1.1材料及仪器原材料:红糁、汾酒大曲、FJ-5酵母菌(生香酵母)。仪器设备:Agilent7890N气相色谱仪,美国Agilent公司;UV-5200紫外分光光度计,上海精密仪器有限公司;ENLOG-TMEX-T自动温度记录钮扣系统;傅立叶近红外光谱仪InfraxactLab。

1.2酵母菌培养基活化培养基:黄豆芽10g、葡萄糖5g、水100mL、琼脂1.8g、自然pH值。富集培养基:黄豆芽10g、葡萄糖5g、水100mL、自然pH值。

1.3分析方法总酯测定:按GB/T10345—2007方法进行。乙酸乙酯测定:利用Agilent7890N气相色谱仪进行检测。色谱条件:进样口温度230℃,载气He(99.999%);恒流1.0mL/min,分流比50:1,进样量1uL;程序升温,初始温度60℃,保持1min,以5℃/min升至155℃,再以3℃/min升至180℃,保持10min。感官品评:按照标准感官分析方法GB10345-2007进行。

1.4实验步骤在公司同一个实验班组上进行,以保证实验过程当中工艺操作的一致性。实验分4组实验进行,以正常大生产为对照。实验组间除了FJ-5菌液(OD值为1.6~1.8,620nm处测定)用量不同外,其它因素全部相同。各组实验配料、堆积时间、堆积规格等参数结果见表1。每个实验组分别连续重复实验5d,其他未涉及工艺参数参照汾酒传统工艺执行。

2结果与分析

2.1发酵品温变化规律白酒酿造过程酒醅品温变化规律或是紊乱能够直接反映材料发酵情况是否正常。而发酵材料当中酵母菌、细菌等功能微生物有序代谢、有序放热正是酒醅品温有规律变化的一种内在驱动。从图1中各实验组品温的变化来看,堆积过程中,实验4组的最高品温变化可达到36℃,超过了酵母菌最适宜的生长温度。而实验1、实验2、实验3三组在堆积过程当中的最高品温并未超过33℃。而且实验3组的最高堆积品温要比实验1和实验2组高出2℃~3℃。分析可能实验3的酵母菌强化剂量与材料堆积规格的匹配对于提供酵母菌适宜的生长代谢温度较其他3个实验组更加合理所致。发酵进入地缸以后,除实验4组明显没有遵循汾酒发酵“前缓、中挺、后缓落”的品温变化规律外,其它实验组均与正常大生产酒醅表现出相似的品温变化趋势。而且由于实验组材料有前期堆积富集微生物的过程,所以整体上来说实验组特别是实验1和实验3组材料的顶火时间要比正常大生产要长2~3d。

2.2堆积发酵过程中酵母菌数量分析材料堆积过程中一方面可以提供酒醅本身携带的酵母菌一个有氧环境,使其进行数量的大量繁殖;另一方面,通过堆积,也可网罗一部分空气当中的酵母菌[9]。通过微生物平板培养计数,结果如图2所示。图2结果表明,实验4组由于堆积过程当中堆积温度超出了酵母菌最适宜的生长温度,导致在堆积过程当中,其酵母菌数量最高仅达4.15×106cfu/g,远远低于实验1、实验2、实验3组中酵母菌的数量。其中,实验3组当中酵母菌富集效果最好,达到了3.72×108cfu/g,结合图1中的品温情况,说明要保证后期发酵材料的较高的顶火温度和较长的顶火时间,前期的堆积过程必须控制好堆积温度,堆积温度最好不要超过酵母菌等微生物的最适生长温度。

2.3在制品(15对时)酒度、出酒数量对比清香型白酒酿造过程当中,7~15对时这个阶段,是酒精发酵的主要阶段,15对时之后,随着酒醅中酒度、酸度的积累,对大多数酵母菌生长代谢造成负面影响,一般酒醅中酒精含量变化不是很大。所以15对时的酒精度可代表酒醅发酵过程当中整体酒精生成量的多寡。图3中数据可以看到,实验组15对时酒精度均低于正常大生产。通过t检验显著性分析,其中实验1、实验2、实验3组分别与正常大生产15对时酒度在0.05水平下p值(0.23、0.45、0.28)均>0.05,差异性不显著。而实验4组酒醅15对时酒度与正常大生产显著性分析p值(0.03)<0.05,差异性显著。分析实验1、实验2、实验3组酒醅15对时酒精度略低于正常大生产的原因在于实验组在堆积过程中散失了部分水分有直接关系。而实验4组酒醅产酒精量较少可能是由堆积过程中过高的堆积温度杀死了一部分产醇酵母菌所引起的[10]。出酒数量方面,各实验组最终出酒数量多寡基本与15对时酒精度的对比情况一致,结果见图4。

2.4原酒总酯、乙酯/乳酯比值及感官品评结果

2.4.1原酒总酯、乙酯/乳酯比值结果分析原酒中总酯含量的高低在很大程度上决定了酒液放香特点是否良好,此外,汾酒中乙酯与乳酯的比例对于保证清香风格有重要作用。目前清香白酒的生产实践表明,适当提高乙酯与乳酯的比例对于酒体品质的改善有十分积极的作用。从图5中数据可以看到,4个实验组中实验3组所产原酒总酯含量最高,可达8.3g/L,比正常大生产的4.7g/L高出76.6%。而实验1和实验2组总酯含量相当,分别是7.3g/L和7.5g/L。其中,实验4组在四个实验组中总酯含量最低,但比正常大生产也高出19.1%。这说明堆积发酵结合生物工程技术强化生香酵母的方法是一种切实可行的提高汾酒总酯含量的方法。从图6中各实验组及对照组乙酯/乳酯的比值数据可以看到,通过实验组乙酯与乳酯的比值均有不同程度的提高,其中实验3所产乙酯/乳酯比例提高最多,高达1.5。

2.4.2实验组感官品评分析根据1.3方法对各实验酒样进行品评,结果见表7。结合表7描述,可以看到实验原酒普遍较正常大生产原酒表现出更明显的苹果香,清香风格典型。而且实验3所产原酒经品评放香、口感均比较理想。

3结论

3.1经中试实验可知,采用将3‰的FJ-5酵母菌液强化到正常汾酒配料当中,堆积发酵2d之后再进行入缸发酵的方法可较大程度地提高汾酒的总酯含量,提高幅度高达76.6%,能够很好地保证和提升汾酒品质。

3.2通过堆积发酵结合生物工程技术强化发酵体系中生香酵母数量的方法可在一定程度上提高汾酒中乙酯/乳酯的比值,最高可提高至1.5,在提高总酯的同时,实现了“增乙降乳”的目的,可大大地提升了汾酒的放香和口感。

3.3通过实验发现,由于大多数生香酵母具有好氧繁殖、厌氧代谢的特点,通过人工强化结合堆积自然网罗微生物的方法大大地丰富了汾酒发酵体系当中生香酵母的数量,进而为发酵后期提高汾酒总酯含量和产品品质打下基础。

3.4该研究在堆积时间的选择上没有进行梯度实验,堆积时间长短对于汾酒总酯含量的影响还有待进一步研究。

3.5堆积过程中吡嗪、嘧啶等杂环化合物的含量及对酒体的影响还有待进一步研究。

作者:王晓勇单位:山西杏花村汾酒厂股份有限公司

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