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枸杞酒是以枸杞为原料经过酵母菌发酵而成的一种发酵型果酒。由于枸杞中富含类胡萝卜素,且其结构中含有许多共轭双键,性质不稳定、容易发生降解。研究者认为,类胡萝卜素的降解产物主要是降异戊二烯化合物,其具有特殊的香气,特别是C9-C15降异戊二烯化合物,具有水果香气和各类花香,能够提高枸杞酒香气的复杂性。因此,研究枸杞酒制作过程中类胡萝卜素降解产生的降异戊二烯化合物的机理,对于改进枸杞酒酿造工艺,提高枸杞酒香气具有重要意义。枸杞酒的制作经历了原料采摘、预处理及酵母发酵三个环节。在此期间类胡萝卜素受到了物理、化学、微生物等因素的影响,都会有不同程度的降解。已有研究表明,在枸杞汁预处理和发酵体系的各条件下,都会不同程度的降解产生降异戊二烯化合物。但实验都是在多因素条件下进行的。本实验采用模拟条件,分别对枸杞汁预处理和发酵体系中各单因素下对类胡萝卜素的降解产物的影响。采用固相顶空微萃取(SPME)及气相色谱质谱连用法(GC-MS)对类胡萝卜素的降解产物降异戊二烯化合物进行测定与分析。分析了各单因素下降异戊二烯化合物种类、含量以及香气特征。并对从枸杞原料中分离得到的能够降解类胡萝卜素的库特氏细菌进行了降解特性研究。(1)在单因素条件下,对枸杞汁预处理的,对类胡萝卜素降解产生降异戊二烯化合物进行研究。结果表明:在机械破碎外力作用下,检测到降异戊二烯化合物主要为异香叶醇和异佛尔酮。从分子结构判断,这些物质在类胡萝卜素结构链中的断键位点为:C7-C8、C8-C9、C14-C15键。虽然数量不多,但它们能赋予枸杞汁玫瑰香与蜂蜜烟草香在果胶酶作用下,类胡萝卜素断键位点较多,主要在 C1-C6、C5-C6、C7-C8、C7’-C8’、C9-C10、C9’-C10’、C11-C12、C13’-C14’的位点断裂,测到了 8种降异戊二烯化合物,含量较多的为β-环柠檬醛、香叶基丙酮和β-紫罗兰酮等。它们大部分具有木香、紫罗兰花香与玫瑰香。在选定的最佳酿酒pH范围下,pH对类胡萝卜素的影响相对来说不大,产生了较少的降异戊二烯化合物,能够检测到的降异戊二烯化合物只有3种,有2,2,6-三甲基环己酮和2-庚烯醛。它们是在C7-C8、C9-C10、C9’-C10’键断裂的,这些物质的香气特征为水果及青草香气。在高压灭菌处理下,由于强烈的外压,导致类胡萝卜素断裂位点最多,表现在C1-C6、C5-C6、C7-C8、C13-C14、C6’-C7’、C9-C10、C9’-C10’断裂键,共检测到了 7 种降异戊二烯化合物,含量最多的是2,4-壬二烯醛、2,2,6-三甲基环己酮和β-环柠檬醛,这些物质部分有坚果及水果香,部分没有香气,如2-甲基-5-(1-甲基乙基)-环己酮。SO2对类胡萝卜素的降解影响较小,在最不稳定的部位C1-C6、C5-C6、C7-C8、C9-C10、C9’-C10’键断裂产生5种降异戊二烯化合物,这些物质味阈值小,具有紫罗兰及玫瑰花香。例如2,4-壬二烯醛、香叶基丙酮和β-紫罗兰酮。在氧化处理下,降解生成的降异戊二烯化合物主要为2,2,6-三甲基环烯酮和β-紫罗兰酮。这些物质在类胡萝卜素结构链中的断键位点为:C6-C7、C7-C8、C8-C9、C9-C10键,都是小分子短键断裂,部分有水果及玫瑰香气。在光照处理下,测到了 3种降异戊二烯化合物,主要为2,4-壬二烯醛及二氢猕猴桃内酯。断键位点为:C7-C8、C9-C10、C9’-C10’键。部分有坚果及烘烤香的香气。由上可以看出,预处理条件下,C1-C6、C5-C6、C6-C7、C7-C8、C8-C9、C9-C10是类胡萝卜素最易降解的位点,几乎所有条件下,都会有这些位点断裂的降异戊二烯化合物。(2)以含量最多的枸杞酒中的四大主要代谢产物有机酸、醛酮类、醇类、酯类为研究对象,通过模拟实验,考察代谢产物对类胡萝卜素的降解产物降异戊二烯化合物影响,结果表明:醇类模拟体系下,测定到五种降异戊二烯化合物,主要从C6-C7、C9-C10、C13-C14、C12’-C13’、C14-C15键断裂。基本上都是C9以上的物质。在酯类模拟体系下,测定到6种降异戊二烯化合物,断键位点为:C6-C7、C7-C8、C9-C10、C12’-C13’、C13-C14、C14-C15键。含量较多的是2,4-壬二烯醛与假紫罗兰酮。有机酸模拟体系下的降解产物主要为藏红花醛、柠檬烯和β-大马酮。在类胡萝卜素结构链中的断键位点为:C6-C7、C7-C8、C9-C10、C7’-C8’、C11-C12、C12’-C13’、C13-C14、C14-C15 键。在醛酮模拟体系下的降解产物主要为甲基庚烯酮和异佛尔酮。在类胡萝卜素结构链中的断键位点为:C6-C7、C7’-C8’、C9-C10、C12’-C13’、C13-C14、C14-C15 键通过以上模拟研究,共检测到了 13种不同的降异戊二烯化合物,这些物质基本上都具有特殊的香气。说明在发酵过程中的代谢产物,同样会使类胡萝卜素发生降解,并且大部分都是挥发香气物质。与预处理条件下的物理化学条件的影响相比,代谢产物对类胡萝卜素降解位点不同,产生的降异戊二烯化合物多有不同,虽然可以增加枸杞酒香气的复杂性,但是随着发酵进行容易挥发,不够持久。(3)对分离所得的类胡萝卜素降解菌-库特氏细菌进行降解实验,并测定其降解产物,检测到5种降异戊二烯化合物。库特氏细菌以C6-C7、C7-C8、C9-C10、C13-C14、C15-C15’键位点对类胡萝卜素进行降解,也形成了一些降异戊二烯化合物。说明了原料中会有微生物参与降解类胡萝卜素。