可同化氮类型对桑葚酒发酵过程中酵母菌数量、乙醇含量的影响(一)
桑葚含有糖、蛋白质、维生素等营养元素和多糖、黄酮、花色苷、生物碱等多种功能活性成分,具有很高的营养价值和药用价值。成熟桑葚质地柔嫩,不耐贮运,易腐烂变质,难以满足市场需求。近年来果桑发展迅速,果实采摘、销售不及时造成大量损失。将桑葚进行加工是提高其经济价值的有效方法,常见的加工产品有果酒、果汁、果酱等。桑葚酒保留桑葚果实中黄酮、多酚、花色苷、生物碱等生物活性物质,受到广泛关注。生产中提高桑葚酒发酵速度,缩短发酵时间,从而提高设备利用率,加快桑葚处理速度,可以有效缓解桑葚不易贮藏的难题。发酵过程中菌种选择和繁殖条件都可以影响发酵速度。
酵母菌在酿酒过程中利用糖、氨基酸、无机盐、有机酸、维生素等营养物质进行生长、繁殖和代谢,将糖转化成乙醇。这些营养物质中氮元素是关键物质之一,酵母菌能够直接利用的氮主要有游离α-氨基酸态氮、小分子肽和游离铵离子,称为酵母可同化氮。研究发现葡萄酒发酵过程中添加可同化氮可以显著提高葡萄酒发酵速度和乙醇产量。添加可同化氮对葡萄酒发酵影响的研究较多,桑葚酿酒过程中添加可同化氮也有相关报道,但添加可同化氮对桑葚酒发酵的影响尚未见系统的研究报道。试验以桑葚原浆为原料,通过添加不同类型氮源提高可同化氮含量,测定发酵过程中的理化指标,研究可同化氮类型对桑葚酒发酵的影响,为桑葚酒生产中补加可同化氮提供参考。
1材料与方法
1.1材料与试剂
桑葚原浆(5月份采摘新鲜成熟桑葚,采摘后迅速带回实验室,于-20℃保存);酿酒酵母(活性干酵母,La Bayanus,法国Oenofrance公司)。
果胶酶、偏重亚硫酸钾、山梨酸钾(烟台帝伯仕有限公司)。
1.2仪器与设备
可见分光光度计(上海精密科学仪器有限公司);µCount3D微生物立体计数仪(丹麦Biosense公司);pH计(上海雷磁仪器有限公司);离心机(湖南湘仪离心机有限公司);破壁机(山东九阳小家电有限公司);GC7900气相色谱仪(天美科技有限公司);50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取头(美国Supelco公司);7890B-5977A气相色谱-质谱联用仪(GCMS,安捷伦科技有限公司)。
1.3试验方法
桑葚酒酿造工艺流程:桑葚解冻、去梗、清洗、晾干,破壁机打浆,桑葚原浆按照13 g/100 g添加蔗糖,按照120 mg/kg和30 mg/kg分别加入偏重亚硫酸钾和果胶酶,按照0.02%接种活性干酵母。将匀浆分装到15个1 L三角瓶中,每瓶装500 g处理后的桑葚原浆。三角瓶用棉塞封口,发酵温度为21℃,还原糖含量基本保持不变时,加入320 mg/kg偏重亚硫酸钾和200 mg/kg的山梨酸终止发酵。
试验设添加硫酸铵、谷氨酸、色氨酸、丙氨酸、不添加(CK)5个处理,可同化氮添加量为150 mg N/kg。
1.4测定方法
发酵过程中酵母菌数量采用CFU/mL测定法,还原糖含量采用DNS法,可同化氮含量采用甲醛值法。
乙醇含量采用气相色谱法,乙醇含量测定采用ZKAT FFAP(30 m×0.25 mm×0.25μm)毛细管色谱柱。载气为氮气,流量5 mL/min,空气流量380 mL/min,氢气流量30 mL/min。色谱柱初温45℃,保持5 min,以5℃/min升至50℃,保持5 min,以20℃/min升至230℃,保持2 min;分流比25︰1,进样口温度250℃,FID温度280℃,尾吹气氮气流量30 mL/min,进样量1μL。
样品中高级醇包括异丙醇、异丁醇、正戊醇、异戊醇、β-苯乙醇,采用顶空固相萃取-气相色谱-质谱法(HS-GC-MS)进行测定,参考李智慧等的方法,略有改动。处理条件:向20 mL顶空瓶中加入20μL 210 mg/L的2-辛醇内标、3 g NaCl、转子和10 mL发酵液,使用50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取头,用PTFE垫密封,并置于磁力搅拌器上,在350 r/min条件下搅拌,在45℃下预热10 min,吸附30 min。250℃解吸4 min,用于GC-MS测定。
气相色谱条件:安捷伦GC7890B气相色谱仪,安捷伦DB-WAX毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25μm)。色谱柱初温40℃,保持2 min,以6℃/min升至230℃,稳定1 min,以20℃/min升至230℃,稳定2 min;载气为氦气,不分流。
质谱条件:电子轰击离子源;电子能量70 eV;离子源温度230℃;检测器温度250℃;质量扫描范围m/z30~400。
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