皖西大别山板栗蒸馏酒酿造工艺优化.pdf
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1、为酿制优级板栗蒸馏酒并获得最佳工艺条件,文章以皖西大别山板栗、大麦芽、玉米和糯米为主要原料,加入酵母进行发酵;通过壶式二次蒸馏、橡木桶储存、降度调配后,获得板栗蒸馏成品酒;通过菌种筛选、固定化酵母细胞、原料配比和发酵工艺优化等多种手段获得最佳参数。研究结果显示最佳发酵条件为:HN 0 0 6型优良菌株;玉米秸秆纤维素固定酵母,原料配比(m/v)为6211(板栗大麦芽糯米玉米);发酵温度,2 5;发酵初始p H值,5.0;发酵时间,8d;滤渣清洗次数,2次。结果表明,发酵产品香气浓郁,酒体醇和,口感佳,具有优级威士忌酒特征,主要理化指标均优于食品安全国家标准 蒸馏酒及其配制酒(G B2 7 5
2、72 0 1 2)。关键词板栗;蒸馏;工艺优化;固定化酵母 中图分类号T S 2 6 2.3 文献标识码A 文章编号1 0 0 9-9 5 3 0(2 0 2 3)0 3-0 0 3 9-0 7 板栗含有大量淀粉及蛋白质、脂肪、钙、磷、铁及多种维生素和微量元素,素有“千果之王”的美称,同时亦是一种物美价廉、富有营养的滋补品。中医认为,板栗有养胃健脾,补肾强筋,活血、止血之功能,并有益于高血压、冠心病的防治。我国板栗种植面积较广,占世界种植面积的8 0%,年产量超过1 0 01 04t,居世界首位,但板栗贮藏性能差,易损耗。据调查,我国每年因贮藏不当造成的板栗损耗率在3 0%以上,这严重地影响了
3、板栗的经济效益。对于板栗的加工利用,目前国内已有相关的研究成果,如:利用板栗加工面包1、酿制板栗果酒2、制作板栗饮料3-4等。而以板栗为主要原料酿制蒸馏酒,国内尚未有相关文献研究。板栗是皖西大别山区盛产的重要坚果,年产量约2 52 8万t5,淀粉含量较高,适于做酿酒的原料。本研究以浓香型白酒大曲中分离筛选获得优良酵母菌为酿造菌种,通过秸秆纤维素固定化酵母细胞、原料配比和发酵工艺优化等手段开发板栗蒸馏酒,并进行质量评价,为进一步应用推广提供参考依据。一、材料和方法 (一)供试材料板栗,一等品,产地安徽金寨;大麦芽,优级,产地澳大利亚;玉米,优级,产地安徽淮南;糯米,优质,产地安徽凤台;-淀粉酶(
4、30 0 0U/m L;p H值,4.05.5;温度:5 06 0);糖化酶(1 0 00 0 0U/m L;p H值,4.04.5;温度,5 86 0);纤维素酶(2 00 0 0U/m L;p H值,4.85.2;温度,5 56 0)。斜面培养基配制:葡萄糖2 0g,蛋白胨1 0g,酵母浸膏5g,琼脂粉1 52 0g,溶化后加蒸馏水定容至1L,1 2 1灭菌2 5m i n。Y E P D培 养 基 配 制:蛋 白 胨1 0g,葡 萄 糖5 0g,酵母浸膏1 0g,琼脂1 52 0g,蒸馏水10 0 0m L,自然p H,用于酵母的分离、培养和增殖。(二)发酵菌种的获得 1.菌株筛选取1g
5、白酒大曲加入9 9m L的无菌水,制成1 0-2g/m L的大曲悬液置于三角瓶中。梯度稀释后,取稀释菌液1L,涂布于Y E P D培养基上,在3 0下,培养4 8h后,对培养皿长出的不同菌落特征和不同闻香气味的酵母菌做标记,再经多次平板划线,获得纯菌株,4条件下保藏。2.菌株发酵能力分析将2 0 0m L麦芽汁(浓度为2 5 0g/L)加入2 5 0m L三角瓶中,灭菌后,在无菌条件下分别加入1 0%纯种酵母菌种子液(调整浓度为11 07个/m L),3 0下静置培养7d,发酵结束后检测酒精度和残糖量。3.发酵产物中可挥发性风味物质评价称取一定量的板栗仁,洗净后置于蒸笼蒸3 0m i n,按照
6、12.5的比例加入水,经粉碎打浆后,转入蓝口玻璃瓶中,按照2 0U/g板栗的用量加入-淀粉酶,并在9 5水浴中液化0.51h;液化结束后,将混合物降温至6 0 以下并调整p H至4.5,然后按照1 0 0U/g板栗的添加量加入糖化酶,6 0条件下保温1 01 2h。经过固液分离得到的糖液分装入2 5 0m L三角瓶中,1 1 3条件下灭菌1 0m i n。各组灭菌冷却后,分别按照1 0%接种量接入酵母种子液,3 0条件下发酵7d后,再分别取1 0 0m L发酵液放入蒸馏瓶中,同时加入1 0 0m L水,加热蒸馏出1 0 0m L冷凝液通过G C-M S分析其中可挥发性风味物质。4.酵母发酵产物
7、风味感官评价将上述1.2.3中板栗发酵液经壶式二次蒸馏后获得的酒液进行风味感官评价,评定样品的感官特性和整体特征。(三)玉米秸秆固定化酵母细胞 1.玉米秸秆的纤维酶修饰干玉米秸秆纤维组织呈多孔状,是酵母细胞固定化的良好载体,能提高乙醇生产率。具有环境友好、强度高、分批发酵、无毒、通透性好,适于细胞生长繁殖的优点。研究利用纤维素酶对玉米秸秆表面进行适当修饰,增大纤维比表面积,解决了酵母细胞吸附于载体的表面而易脱落、稳定性较差的缺点。干玉米秸秆取自安徽省淮南市郊区,剥除外皮后,然后剪成小块(约2c m2c m),用水清洗后,放入(5 00.5)烘箱中备用。将6 0g预处理后的玉米秸秆小块、2 4
8、0g的醋酸盐缓冲溶液(0.0 5m o l/L)和纤维素酶(50 0 0 U)分别转入10 0 0m L烧杯中,在5 5、p H 5.0条件下分别酶解0、2、4和6h。酶解反应结束后,将玉米秸秆小块用水 清 洗 至 洗 液p H为 中 性,再 放 入(5 00.5)烘箱烘至恒重,备用。2.优质酵母菌增殖培养取数环分离筛选获得优质菌株斜面种子接入装有1 0 0m L增殖培养基的2 5 0m L三角瓶中,3 0、摇床转速2 0 0r/m i n条件下培养2 4h,制得酵母细胞悬浮液,备用。3.酵母细胞的固定化酵母细胞经过增殖培养后在40 0 0r/m i n、4下离心1 0 m i n,收集酵母细
9、胞,配制成浓缩液,并控制酵母细胞浓度为1.01 081 0.01 08个/m L。将3 0g经修饰处理后的干玉米秸秆浸入1 0 0m L酵母细胞浓缩液(4.61 08个/m L)中,在(3 00.5)、1 6 0r/m i n摇床下振荡混合2 4h后,转 入1 0 0 m L增 殖 培 养 基 中(3 00.5)、1 6 0r/m i n摇床下培养2 4h。培养结束后,在无菌条件下转入三角瓶或固定化细胞反应器中用作乙醇发酵。(四)酿造工艺图1 板栗蒸馏酒酿造工艺流程图板栗蒸馏酒酿造主要工艺流程如下。(1)配料和预处理:将板栗、大麦、玉米和糯米按照一定比例配料,其中板栗、玉米和糯米洗净后分别浸入
10、1.5倍体积水中浸泡约1h;(2)蒸煮:将浸泡好的板栗、玉米和糯米捞出,分别置于蒸笼蒸3 0m i n;(3)打浆:蒸煮后的板栗和玉米移入组织匀浆机中,加入适量水进行粉碎打浆;(4)液化:将板栗、玉米浆液与蒸熟后的糯米(不需打浆)转入蓝口玻璃瓶中,按照2 0U/g混合原料的用量加入-淀粉酶,9 5 水浴液化0.51h;04淮南师范学院学报 2 0 2 3年第3期(5)糖化:将上述液化混合物料降温至6 0 以下并调整p H至4.5,添加粉碎后的大麦芽,6 0保温1 01 2h;(6)固液分离:糖化后混合物料经过滤后获得糖化醪液,调节p H至5.0;(7)接种:向上述糖化醪液中接入一定量的固定化酵
11、母细胞,混匀后3 0条件下静置发酵7d;(8)固液分离:将发酵成熟醪液再次过滤,过滤后剩余固定化酵母细胞用无菌水洗涤后用于下一批次发酵;(9)蒸馏:将过滤后的发酵液进行蒸馏。采用二次蒸馏法,第一次蒸馏将其中挥发性成分蒸出,酒精度大约为2 0%v o l 2 5%v o l;将一次蒸馏酒液继续二次蒸馏,获得酒精度约为6 0%v o l原酒;(1 0)储藏、调配:将流程(9)中所获得原酒放入新橡木桶中储藏6个月后,移出降度调配成4 0%v o l左右的成品酒。(五)酿造原料配比优化试验基于1.4中板栗蒸馏酒酿造方法,将板栗、大麦芽、糯米、玉米按照不同比例配料,各试验处理总固体重量为3 0 0g,液
12、化时固液比为12.5。对获得板栗蒸馏酒原酒进行感官评价,确定最佳原料配比。(六)酿造工艺参数优化 1.固定化细胞不同接种量对板栗蒸馏酒酿造的影响基于1.5中的最佳试验条件,将糖化醪液中分别接入2%、4%、6%和8%(m/v)的固定化酵母细胞,按照1.4中方法获得板栗蒸馏酒原酒,并进行感官评价。2.不同温度对板栗蒸馏酒酿造的影响基于1.6.1中的最佳试验条件,将1.4(7)中糖化醪液接入固定化酵母细胞,分别置于2 0、2 5、3 0、3 2和3 4条件下,静置发酵7d,对成熟发酵醪液测定酒精度,按照1.4(9)中方法蒸馏获得板栗蒸馏酒原酒,并进行感官评价。3.不同起始p H对板栗蒸馏酒酿造的影响
13、基于1.6.2中的最佳试验条件,将1.4(6)中糖化醪液p H分别调节至4.0、4.5、5.0、5.5和6.0;其它步骤同1.6.2。获得的成熟发酵醪液测定酒精度,按照1.4(9)中方法蒸馏获得板栗蒸馏酒原酒,并用于感官评价。4.不同发酵时间对板栗蒸馏酒酿造的影响基于1.6.3中的最佳试验条件,将1.4(7)中糖化醪液分别接入最佳量固定化酵母细胞,置于最佳温度条件下,分别静置发酵5、6、7、8、9和1 0d;其他步骤同1.6.3。获得的成熟发酵醪液测定酒精度,按照1.4(9)中方法蒸馏获得板栗蒸馏酒原酒,并用于感官评价。(七)确定糖化后滤渣清洗次数糖化后过滤残渣中残留较多的糖分,为充分利用原料
14、,基于1.6.4中的最佳试验条件,于上一批次1.4(6)中固液过滤后获得的残渣加入7 0热水(固液比为11),7 0 条件下搅拌混合3 0m i n后,30 0 0r/m i n离心1 0m i n,获得滤液用于本批次板栗蒸馏酒酿造工艺水。按照相同方法分别洗 涤0次、1次、2次 和3次,其 他步骤同1.6.4。清洗后的滤渣测定残留还原糖含量,获得的成熟发酵醪液测定酒精度。(八)分析方法酒精度测定采用蒸馏比重法6(P 6 5 3);还原糖含 量 的 测 定 采 用D N S法(A P HA,Am e r i c a nP u b l i cH e a l t hA s s o c i a t i
15、 o n);固定化载体中细胞生物量的测定采用重力法7。1.可挥发性风味物质分析(1)顶空固相微萃取(H S-S PME)条件。选取5 0m/3 0m D VA B/C A R/P DM S固相微萃取头,第一次使用需要在气相色谱进样口在2 3 0 下老化5m i n。萃取条件:精确称取3.0g样品放入顶空瓶中,盖上瓶盖,于6 0水浴超声波震荡仪中平衡1 5m i n,然后于6 0水浴顶空萃取3 0m i n,将萃取头取出插入G C-M S进样口解吸4 m i n,进行G C-M S分析。(2)气相色谱-质谱(G C-M S)分析条件。气相色 谱 条 件:D B-WA X色 谱 柱(6 0 m2
16、5 0m0.2 5m);手动不分流进样,进样口温度2 3 0;程序升温:4 0 保持1m i n,5/m i n的升温速率到1 8 0,保持1m i n,最后以8/m i n升温到2 3 0,保持7m i n;载气:高纯度氦气,流速为1m L/m i n。质谱条件:E I电离源,电子能量7 0e V,扫描质量范围2 05 5 0u,离子源温度2 3 0,接口温度2 3 0。G C-M S分析:用5 0m/3 0mD VA B/C A R/P DM S固相微萃取头,美国A g l i g e n t公司;自动14朱其顺,李其琴,颜守保:皖西大别山板栗蒸馏酒酿造工艺优化S PME进样器,美国A g
17、 l i g e n t公司;1 5m L带硅橡胶垫的样品瓶,美国A g l i g e n t公司;A g l i g e n t7 8 9 0 N-5 9 7 5 B气相色谱质谱联用仪,美国A g l i-g e n t公司。(3)定性与定量分析。定性:对质谱挥发性风味成分进行检测,并与标准库的物质(N I S T)匹配,匹配度超过8 0 0的判定结果保存。半定量:以2-辛醇为内标,先将各阶段样品中鉴定的挥发性化合物的峰面积与2-辛醇峰面积之比来初步判断,再进一步计算这些挥发性化合物的含量。2.风味感官评价本研究邀请A省H学院2 0位食品质量与安全专业的学生(男生和女生各1 0名)对酒样的
18、香气、口感、风味、酸度的感官特性以及产品的整体特征进行评定。采用1 0分制的评价方法对试样进行感官评价。(对香气、口感、风味、酸度进行综合性评定,其中14分:综合体验感低;57分:及格;81 0分:综合体验感良好,口感佳。)3.理化指标测定依据食品安全国家标准G B1 2 4 5 62 0 2 1分析方法测定总酸,依据食品安全国家标准G B/T1 0 3 4 52 0 0 7分析方法测定总酯和可溶性固形物的含量,依据G B/T5 0 0 9.4 8分析方法检测甲醇和氰化物的含量。二、结果与讨论 (一)优质酵母菌的筛选通过分离筛选,获得1 1株菌落形态不同和闻香不同的酵母菌。以1 0%的接种量(
19、调整细胞浓度为11 07个/m L),分别添加到麦芽汁(3 0、糖度2 5 0g/L)中,发酵7d,每天观察发酵情况(气泡的产生量和显微镜镜检),7d后检测酒精度和残糖量,结果见表1。表1 不同酵母菌发酵能力测试结果菌株编号发酵时间/d1234567酒精度(%,v/v)(0.0 5)残糖量(g/L)(0.0 5)HN 0 0 1+N1 0.34 5.6HN 0 0 2+9.26 7.8HN 0 0 3+N7.77 9.4HN 0 0 4+N6.88 5.4HN 0 0 5+NN8.65 9.6HN 0 0 6+N1 1.33 0.5HN 0 0 7+N8.75 8.9HN 0 0 8+9.14
20、 6.3HN 0 0 9+N1 0.55 0.4HN 0 1 0+9.54 2.5HN 0 1 1+NN9.84 0.6 注:“+”越多,发酵力越强;“N”表示不发酵。从表1可以看出,各酵母菌发酵能力差异很大,其中编号为HN 0 0 6的酵母菌综合发酵能力最强,其酒精度高,残糖量低。本研究分别以该1 1株菌为发酵菌株,按照1.4中方法获得板栗蒸馏酒原酒,通过G C-M S分析其中可挥发性风味物质。研究结果(表2)表明,1 1种酵母菌发酵所获得的板栗蒸馏酒原酒中主要含有1 1种可挥发性风味物质,包括醇类(4种)、酸类(3种)、酯类(3种)和硅氧烷化合物(1种)。醇类包括丙三醇、异戊醇、2,3-丁
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