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香蕉是热带亚热带主要特色水果,具有促进肠胃蠕动,排便、美容、提高免疫力、抗癌、保护心血管等功能,富含碳水化合物。我国香蕉总产居世界第三,2010年达90万万公斤,居国内热带主要水果之首,但目前加工水平极其落后,采后损失问题十分严重,限制了香蕉产业的持续稳定发展。利用酵母菌将香蕉果实中的糖分转化成特色果酒,并保留水果中的主要营养和功能成分,无论从发酵理论和香蕉产业发展,都有明显的意义。本论文通过克服香蕉极易褐变、果浆粘稠、出汁率低的产业难题研究,香蕉的特色成分在发酵过程的变化规律和保留技术研究,香气物质构成和香型研究,香蕉果酒稳定性与贮藏性研究及超高压在香蕉果酒的应用研究,在香蕉果酒生产工艺、功能物质转化规律、香气物质构成分析等方面取得一定进展,主要结果如下:
1、香蕉果酒生产工艺研究
①适宜酿造果酒的香蕉品种筛选。通过比较香蕉生产中广泛栽培的香蕉、粉蕉、大蕉三大类香蕉的发酵特性,测定果酒发酵过程中过氧化物酶活性、多酚氧化酶活性、褐变度、酸碱度和总酸度的变化情况,结果表明大蕉的PPO活性较弱,POD活性惰性,发酵初期和发酵过程中褐变不明显,有利于果酒发酵过程中褐变的控制,简化果酒生产的加工工艺,获得品质更好、色泽理想的产品。
②适宜酿造果酒的菌种筛选。目前没有香蕉果酒专用酿酒酵母,本实验通过香蕉生态环境中分离酵母菌菌株,进行发酵性能的比较,测定菌株在发酵过程中的酸碱度、总酸度、呼吸速率、酵母生长OD值(n=560)以及发酵结束后酒精产率、残糖量等指标,筛选适合香蕉果酒生产的优质酵母菌,结果显示分离的酵母菌株2发酵启动速度快,发酵周期较短,生长速率有明显的优势,对香蕉PPO、POD活性有抑制作用,利用糖类转化酒精的能力较强,发酵彻底,发酵过程中pH稳定,总酸度含量稳定,综合发酵性能较佳,具有应用于香蕉果酒生产的潜能。
③关键技术和主要工艺。果胶酶酶解工艺参数:酶解时间1.0h,酶添加量15000U/L,酶解温度45℃。主发酵工艺参数:醪液糖度22.0%,菌种接种量7.0%,温度28.6℃,发酵7d。果酒澄清工艺参数:果酒陈酿后用0.22μm孔径膜过滤。
香蕉果酒发酵各因素的影响因子数学模型为
酒精度=10.58+0.15×A-0.063×B+0.84×C-0.12×A×B+0.17×A×C+0.20×B×C-0.14×A2-0.11×B2-0.015×C2。(A:接种量,B:温度,C:糖度)
2、香蕉功能成分和矿质元素在果酒中的有效保留
通过研究香蕉果实中部分功能成分多巴胺、黄酮和矿质元素在香蕉果酒中的保留情况,发现:K、Mg、P、Ca等矿物质在香蕉果酒中的保留率分别为91.54%、97.78%、42.84%、86.3%;多酚、多巴胺、总黄酮在酒中保留率分别达91.7%、100%、90.4%;制作香蕉果酒时加入1.75-3.5g的抗坏血酸,制得的果酒含有一定量抗坏血酸。说明香蕉果酒作为一种低酒精浓度饮料,可保留香蕉的大部分抗氧化功能成分和主要矿质元素。
3、香蕉果酒香气物质研究
新酿香蕉果酒中的香味物质经气质色谱分析,能检测到的香味物质有38种,其中主要的香味物质10种,占总体香味物质组成的87.79%以上,主要香味物质分为3类,分别是杂醇类、酯类、酸类。其中主要杂醇类物质8种,约占总体香味物质组成的22.44%;主要酯类物质25种,约占总体香味组分的67.27%;主要酸类物质4种,约占总体香味物质组成的3.95%;还有一种4-甲基-3-羟基-1-戊炔,约占总体香味物质组成的0.04%左右;其它香味物质含量很微。说明香蕉果酒的香气成分主要来自酯类,杂醇类、酸类为辅,构成香蕉果酒独持的香气,比较香蕉果酒与华夏赤霞株干红葡萄酒的主要香气成分,二者香气成分相类似。
4、超高压对香蕉果酒的影响
已有研究表明超高压具有终止发酵、杀菌和促进酒陈化的效果,但在香蕉果酒酿造中从未应用。本研究通过探索超高压处理对香蕉果酒的影响,结果发现:①超高压处理后,K、Mg、P、Ca等矿物质在香蕉果酒中的保留率分别为90.00%、64.66%、86.13%、60.80%;总酚、多巴胺、总黄酮在酒中保留率分别达61.41%、81.65%、89.44%。说明香蕉果酒在超高压条件下,香蕉的大部分功能成分和主要矿质元素均可保留。②超高压处理可改变新酿香蕉果酒中的香味物质含量与组成,从而达到改善新酿香蕉果酒的风味。超高压处理使香蕉果酒中的杂醇、酯、酸等香气成分发生变化,香气成分检出率减少52种、主要成分减少6种,乙酸乙酯含量大幅提高,杂味物质的减少和酯类芳香物的增加使得酒的风味得到改善。③香蕉果酒在超高压条件下用不同压力、同一压力不同处理时间进行处理,通过稀释平板法测定处理样品中的细菌总数和真菌总数,比较不同处理对香蕉果酒中的微生物的杀灭效果。结果表明:香蕉果酒中的真菌和细菌对压力为300MPa,作用时间为5分钟极为敏感,真菌和细菌存活率趋于0。
5、香蕉果酒的稳定性
香蕉果酒的稳定性与温度、光照条件、防褐变措施等有关,高温、强光照条件损害香蕉果酒的稳定性,添加一定的SO2可减缓香蕉果酒的褐变,增加其稳定性。进行恶劣条件破坏香蕉果酒稳定性试验,研究非酶褐变与非酶褐变因子的相关性,结果表明:褐变指数增加量(△A420nm)与总酚增加量(△总酚)呈显著的正相关,与总黄酮降低量(△总黄酮)呈显著的负相关,还原糖变化量(△还原糖)与△A420nm间无显著相关性。
论文主要创新点:
(1)首次对香蕉功能成分在果酒中的有效保留进行系统研究,揭示香蕉功能成分在香蕉果酒生产工艺中的转化规律。
(2)应用超高压技术有效保留香蕉果酒香气成分,克服果酒的褐变,有效快速对果酒进行彻底灭菌,增强果酒稳定性。
(3)研制成功保留香蕉功能特性的香蕉果酒。