釀制香蕉酒過程中乙醛含量的控制

韋 娜，朱曉芳，鐘秋平

(海南大學(xué)食品學(xué)院，海南海口570228)

釀制香蕉酒過程中乙醛含量的控制

韋 娜，朱曉芳，鐘秋平*

(海南大學(xué)食品學(xué)院，海南?？?70228)

以自行篩選的Saccharomyces cerevisiae W6酵母為出發(fā)菌株，利用單因素實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面設(shè)計實(shí)驗(yàn)研究糖度、二氧化硫、磷酸氫二銨和硫酸銨4個因素對香蕉酒發(fā)酵結(jié)束后乙醛含量的影響，并得到乙醛含量與4個影響因素添加量之間的關(guān)系。最佳方案:糖度為22°Bx，二氧化硫添加量為60mg/L，磷酸氫二銨的添加量為600mg/L，硫酸銨的添加量為639.35mg/L。為低硫型香蕉酒的生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

香蕉酒，酵母，乙醛，響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計

在香蕉酒釀造過程中，二氧化硫主要起抑菌、抗氧化、改善果酒風(fēng)味和增酸的作用。隨著人們對二氧化硫安全性研究的開展和世界各國對食品安全的日益重視，二氧化硫給人體健康帶來的問題日益受到關(guān)注［1］。如何在充分發(fā)揮二氧化硫作用的前提下減少二氧化硫的使用量，已成為香蕉酒釀造安全方面的重要研究課題。乙醛是釀酒過程中的副產(chǎn)物，少量的乙醛對酒的品質(zhì)是有益的，但過量的乙醛會結(jié)合二氧化硫，導(dǎo)致游離二氧化硫的含量偏低，降低二氧化硫的作用效果及酒的品質(zhì)［2］。香蕉含有豐富的酚類物質(zhì)及活躍的多酚氧化酶，香蕉酒在釀制過程中很容易氧化變質(zhì)［3］。為了防止香蕉酒的變質(zhì)，往往使用較高濃度的二氧化硫，但容易對人們的身體健康造成不利影響。為此，本文就產(chǎn)低乙醛酵母的篩選及乙醛含量的控制進(jìn)行研究，以期提高二氧化硫的作用效果，并為開發(fā)低硫型香蕉酒提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

香蕉 海口市南亞廣場家樂福超市，八九成熟;白砂糖 市售一級;酵母菌種Saccharomyces cerevisiae W1、W2、W3、W4、W5、W6 由海南大學(xué)食品學(xué)院提供;乙縮醛、堿性品紅、亞硫酸氫鈉、濃硫酸、無水乙醇(無醛)、碘、碘化鉀、淀粉、氯化鈉、氧化鈉、硫代硫酸鈉、無水碳酸鈉、重鉻酸鉀、磷酸氫二鈉、硫酸銨均為分析純。

723N可見分光光度計 上海精科;PL303電子天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;QBI-250生化培養(yǎng)箱 希斯百瑞儀器有限公司;HH-S6數(shù)顯恒溫水浴鍋 金壇市晶玻實(shí)驗(yàn)儀器廠;GI54DW立式自動壓力蒸汽滅菌器 致微(廈門)儀器有限公司;SWGJ-1FD潔凈工作臺 蘇州佳寶凈化工程設(shè)備有限公司;SHZ-D(Ⅲ)循環(huán)水式真空泵。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 二氧化硫 直接碘量法，GB/T15038-2006［4］

1.2.2 乙醛 比色法［5］

1.2.3 產(chǎn)乙醛量少的酵母菌的篩選［6-7］取實(shí)驗(yàn)室保存的Saccharomyces cerevisiae W1、W2、W3、W4、W5、W6六株酵母進(jìn)行活化，活化后接入100mL糖度為22°Bx，pH為3.5的香蕉澄清汁中進(jìn)行發(fā)酵［8］，發(fā)酵結(jié)束后測定乙醛含量，選出產(chǎn)乙醛量最低的酵母作營養(yǎng)素影響實(shí)驗(yàn)。

1.2.4 影響香蕉酒中乙醛產(chǎn)量的單因素實(shí)驗(yàn)

1.2.4.1 糖度對乙醛的影響 將香蕉汁糖度調(diào)為16、18、20、22、24°Bx，接入8%的酵母，在23℃下發(fā)酵，結(jié)束后測定乙醛含量。

1.2.4.2 二氧化硫添加量對乙醛的影響［2］將香蕉汁按40、60、80、100、120mg/L的添加量加入二氧化硫，23℃發(fā)酵結(jié)束后測定乙醛含量。

1.2.4.3 營養(yǎng)因素對乙醛的影響［9-11］將香蕉汁按200、400、600、800、1000mg/L的添加量加入磷酸氫二銨，于23℃下發(fā)酵結(jié)束后測定乙醛含量。

將香蕉汁按400、600、800、1000、1200mg/L的添加量加入硫酸銨，于23℃下發(fā)酵結(jié)束后測定乙醛含量。1.2.4.4 響應(yīng)面法對乙醛影響因素的優(yōu)化［12］在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行組合設(shè)計，本實(shí)驗(yàn)以糖度，二氧化硫，磷酸氫二銨，硫酸銨為自變量(分別用X1，X2，X3，X4表示)，酒精發(fā)酵結(jié)束后，以乙醛的值為響應(yīng)值，設(shè)計了四因素五水平共31個實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的響應(yīng)面分析實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)因素水平編碼如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)因素水平編碼表

實(shí)驗(yàn)獲取的乙醛的響應(yīng)值用SAS9.0進(jìn)行分析，并由此給出分析表。

1.2.4.5 香蕉酒的發(fā)酵工藝［13］新鮮香蕉→去皮熱燙(4～5min)→破碎→酶解、過濾→果汁→成分調(diào)整→接種→主發(fā)酵→后發(fā)酵→陳釀、澄清→殺菌→成品

2 結(jié)果與分析

2.1 不同酵母菌對乙醛的影響

當(dāng)香蕉酒在適宜的條件下發(fā)酵時，接種量相同的情況下，不同菌種的乙醛產(chǎn)量不同，如圖1所示。從圖1可知，W5的乙醛產(chǎn)量最高。據(jù)測定，隨著乙醛含量的增加，香蕉酒中結(jié)合二氧化硫的含量增加，酒中游離二氧化硫減少［14］。W6號菌種產(chǎn)乙醛最少，從而選擇W6菌株作進(jìn)一步發(fā)酵實(shí)驗(yàn)。

圖1 不同菌種產(chǎn)乙醛的量

2.2 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 糖度對乙醛的影響 糖度對乙醛的影響如圖2所示。由圖2可知，乙醛的產(chǎn)量隨著糖度的增加呈下降趨勢。糖是乙醛形成的重要底物，當(dāng)糖度為22°Bx時，乙醛的含量最低。當(dāng)糖度過高時，不利于酵母的生長及發(fā)酵。所以選擇最適的糖度為22°Bx。

2.2.2 二氧化硫?qū)σ胰┑挠绊?二氧化硫?qū)σ胰┑挠绊懭鐖D3所示。由圖3可知，二氧化硫添加量為60mg/L時，乙醛含量最少。二氧化硫用量過低，會導(dǎo)致雜菌的生長，從而影響香蕉酒的發(fā)酵。二氧化硫用量高，可較好地抑制雜菌的繁殖，但同時對酵母菌的發(fā)酵能力也產(chǎn)生了抑制［15-16］。所以選擇二氧化硫添加量的最適量為60mg/L。

圖2 糖度對乙醛的影響

圖3 二氧化硫?qū)σ胰┑挠绊?/p>

2.2.3 磷酸氫二銨對乙醛的影響 磷酸氫二銨對乙醛的影響如圖4所示。從圖4可見，磷酸氫二銨0～400mg/L時，乙醛含量隨著磷酸氫二銨含量的增加而增加;磷酸氫二銨400～600mg/L時，乙醛含量隨著磷酸氫二銨含量的增加而降低，在磷酸氫二銨600mg/L時，乙醛產(chǎn)量最低;此后，隨著磷酸氫二銨含量的進(jìn)一步增加，乙醛產(chǎn)量又呈上升趨勢。因此，磷酸氫二銨最適添加量為600mg/L。

圖4 磷酸氫二銨對乙醛的影響

2.2.4 硫酸銨對乙醛的影響 硫酸銨對乙醛的影響如圖5所示。由圖5可知，硫酸銨添加對乙醛的影響是隨著硫酸銨添加量的增加，乙醛含量先升高，當(dāng)達(dá)到頂峰時，隨著添加量的增加而下降，當(dāng)添加量為600mg/L時達(dá)到最低點(diǎn)，然后又呈上升趨勢。與對照相比，添加硫酸銨具有良好的抑制乙醛含量增加的能力。硫酸銨最適添加量為600mg/L。

圖5 硫酸銨對乙醛的影響

由單因素實(shí)驗(yàn)可知，可選用磷酸氫二銨、硫酸銨、二氧化硫和糖度進(jìn)行下一步的響應(yīng)面設(shè)計，以探究四種因素對發(fā)酵結(jié)束后乙醛的交互影響作用以及得到在選用的添加量范圍內(nèi)四種因素對乙醛含量影響的回歸方程。

2.3 響應(yīng)面設(shè)計實(shí)驗(yàn)結(jié)果

用SAS9.0軟件對31個實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的乙醛響應(yīng)值進(jìn)行回歸分析，得回歸方程為:

表2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在α=0.05水平去除不顯著項(xiàng)，簡化后的回歸方程:

對香蕉酒中乙醛含量的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行方差分析，并對各因子的偏回歸系數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果(表3)表明:一次項(xiàng)中X1、X3的偏回歸系數(shù)極顯著，說明糖度、磷酸氫二銨對乙醛產(chǎn)量有極顯著影響;一次項(xiàng)中X2的偏回歸系數(shù)顯著，說明二氧化硫?qū)σ胰┊a(chǎn)量有顯著影響;其交互項(xiàng)偏回歸系數(shù)均未達(dá)到顯著水平;二次項(xiàng)中X1X1，X2X2的偏回歸系數(shù)達(dá)到極顯著水平;二次項(xiàng)中X3X3的偏回歸系數(shù)達(dá)到顯著水平: X4X4項(xiàng)的偏回歸系數(shù)未達(dá)到顯著水平。根據(jù)顯著水平的不同，發(fā)現(xiàn)4個因素對乙醛含量的影響大小順序:糖度＞磷酸氫二銨＞二氧化硫＞硫酸銨。

表3 香蕉酒中乙醛實(shí)驗(yàn)結(jié)果方差分析

以乙醛含量為準(zhǔn)，將其回歸方程用LINGO語言進(jìn)行分析，得到最佳方案為:糖度為22°Bx，二氧化硫添加量為60mg/L，磷酸氫二銨的添加量為600mg/L，硫酸銨的添加量為639.35mg/L。對最佳方案進(jìn)行驗(yàn)證，得到乙醛含量為13.02mg/L，與理論值13.65mg/L相差不大，所以可認(rèn)其為最佳方案。

3 結(jié)論

3.1 通過響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計建立了糖度、二氧化硫、磷酸氫二銨、硫酸銨4個因素對香蕉酒乙醛含量的影響的回歸方程:

此模型在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)能較準(zhǔn)確地反映香蕉酒中乙醛含量的變化情況。

3.2 4個因素對香蕉酒中乙醛含量的影響大小順序?yàn)?糖度＞磷酸氫二銨＞二氧化硫＞硫酸銨。

3.3 通過響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計獲得了降低香蕉酒中乙醛含量影響因素的最佳方案:糖度為22°Bx，二氧化硫添加量為60mg/L，磷酸氫二銨的添加量為600mg/L，硫酸銨的添加量為639.35mg/L。為生產(chǎn)低硫型香蕉酒的生產(chǎn)提供可靠的理論依據(jù)。

［1］郭安鵲.葡萄酒氧化褐變的機(jī)制及二氧化硫抗氧化替代物的研究［D］.陜西:西北農(nóng)林科技大學(xué)，2007.

［2］方強(qiáng).蘋果酒發(fā)酵中SO2的控制及其對蘋果酸乳酸發(fā)酵的影響［D］.北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，2005.

［3］李庭，熊華，陳望華，等.香蕉汁生產(chǎn)過程中褐變控制和超濾工藝的研究［J］.食品研究與開發(fā)，2008，29(11):100-103.

［4］GB/T15038-2006，葡萄酒、果酒通用分析方法［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

［5］汪勇，王海龍.比色法測定啤酒中乙醛含量［J］.啤酒科技，2008(3):50-51.

［6］姚立兵，邵紅，張文.活性干酵母擴(kuò)大培養(yǎng)的研究［J］.釀酒，2002，29(5):47-48.

［7］熊海燕.干酵母活化溫度與不同原料果酒的發(fā)酵［J］.食品與發(fā)酵科技，2009(4):17-18.

［8］王林松，岳田利，趙志華，等.高發(fā)酵力蘋果酒酵母的篩選［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工學(xué)刊，2007(3):28-30.

［9］Stratford M，Morgan P，Roes A H.Sulphur dioxide resistance in Saccharomyces cerevisiae and Saccharomycodes Ludwig［J］. Gen Microbiol，1987，133:2173-2179.

［10］Coote N，Kirsop B H，Buckee G K.The concentration and significance of pyruvate in beer［J］.Inst Brew，1973，79:298.

［11］Weeks C.Produstion of Sulfur Dioxide-Bingding Compounds and of Sulfur Dioxide by Two Saccharomyces Yeasts［J］.Am J Enol Vitic，1969，20:32.

［12］范兆軍，牛廣財，朱丹，等.響應(yīng)面法優(yōu)化沙棘果酒發(fā)酵條件的研究［J］.食品與機(jī)械，2009，25(1):41-45.

［13］趙文紅，任文彬，白衛(wèi)東，等.香蕉酒工藝的研究［J］.釀酒科技，2008(5):90-94.

［14］Herraiz T，Martin-Alvarez P J，Reglero G，et al.Differences between wines fermented with and without sulphur dioxide using various selected yeasts［J］.Sci Fd Agric，1989，49:249-258.

［15］Monica H，Luis A G，Mario D.The effect of SO2on the production of ethanol，acetaldehyde，organic acids，and flavor volatiles during industrial cider fermentation［J］.Sci Fd Agric，2003，51:3455-3459.

［16］ JP Osborne，R MiradeOrdina，G JPilone，et al.Acetaldehyde metabolism by wine lactic acid bacteria［J］. FEMS Microbiology Letters，2000，191:51-55.

Controlling acetaldehyde in the banana wine brewage

WEI Na，ZHU Xiao-fang，ZHONG Qiu-ping*
(College of Food Science and Technology，Hainan University，Haikou 570228，China)

Using the self-screening yeast Saccharomyces cerevisiae W6 as the strain，the impaction on the content of acetaldehyde after alcohol fermentation was studied by using single factor experiments and response surface analysis methodology，the impact factors included sugar，sulfur dioxide，ammonium dibasic phosphate，ammonium sulfate.And the relationship between the content of acetaldehyde and the adding of four factors can also be concluded.The best option:sugar content was 22°Bx，sulfur dioxide dosage of 60mg/L，ammonium dibasic phosphate in the dosage of 600mg/L，ammonium sulfate addition level 639.35mg/L.For the production of low-sulfur type of banana wine provide the theoretical basis.

banana wine;yeast;acetaldehyde;response surface analysis methodology

TS262.7

B

1002-0306(2011)09-0300-04

2010-10-15 *通訊聯(lián)系人

韋娜(1983-)，女，碩士研究生，研究方向:應(yīng)用微生物。

海南大學(xué)博士啟動基金項(xiàng)目;“十一五”國家科技支撐計劃項(xiàng)目(2007BAD76B04)。