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蘋果蒸餾酒中甲醇的生成控制研究
2015-12-21 11:02:53   來源:   評論:0

  我國是水果生產大國,在世界上占有舉足輕重的地位。蘋果在我國水果業中占最重要的地位,其產量穩居世界第一。然而,由于市場鮮果需求量有限,出現了鮮果滯銷、積壓、腐爛的現實問題,造成資源的嚴重浪費。因此,大力發展蘋果業的關鍵在于妥善合理地解決深加工問題。


  蘋果深加工的主要途徑之一就是生產蘋果酒和蘋果蒸餾酒。成熟的蘋果中含有較多的果膠酯酸, 它們在果膠酶的作用下使羧基甲酯進一步降解出甲醇,過量攝取甲醇會導致人失明甚至死亡,GB2757中規定以糧食代用品原料生產的蒸餾酒中甲醇含量為≤120mg/100mL。


  由此可見,在水果酒和水果蒸餾酒生產中, 對甲醇進行控制就顯得尤為重要。


     本研究將白酒固態發酵技術應用于蘋果生產蒸餾酒,省去了榨汁步驟,最大限度地利用原材料,國外也有相關固態發酵水果蒸餾酒的報道。但是固態發酵時,存在于原料內部的可發酵性物質如糖類等不易被酵母利用,影響原料出酒率。


  通過添加果膠酶的方法可以提高原料出酒率,但是果膠酶的加入會導致酒中甲醇含量顯著增加。


  為了平衡出酒率與甲醇含量之間的關系,采用熱處理與添加果膠酶結合的方法處理原料,以期達到既提高原料出酒率又降低蒸餾酒中甲醇含量的目的,為蘋果蒸餾酒的安全生產提供依據。


     1 材料與方法
     1.1 材料


     原料:山東煙臺國光蘋果;菌種:葡萄酒活性干酵母;6種果膠酶制劑(A、B、C、D、E、F);果膠粉P—9135。


     1.2 試劑
     甲醇、乙醇、正丙醇、異丁醇、異戊醇、乙酸異丁酯,均為色譜純;硫酸銨、磷酸二氫鉀、酒石酸鉀鈉、硫酸銅、氫氧化鈉、硫酸、硫代硫酸鈉,咔唑試劑等,均為分析純。


     1.3 儀器與設備
     分析天平,恒溫水浴箱,微波爐,真空泵,全玻璃蒸餾裝置,安捷倫7890A 氣相色譜儀,酒精計等。


     1.4 工藝流程
     蘋果—→清洗—→除梗、破碎—→預處理—→接種—→固態發酵—→蒸餾—→二次蒸餾—→原酒—→陳釀—→過濾—→成品


     1.5 實驗方法
     主要研究蒸汽蒸煮處理及微波處理,分別與添加果膠酶結合的原料處理方式對固態發酵蘋果蒸餾酒中甲醇含量和出酒率的影響,并對試驗中所使用的6種果膠酶的活力進行測定, 最終確定既能降低蒸餾酒中甲醇含量又能提高原料出酒率的生產工藝。


     1.6 檢測方法
     酒精度測定:酒精計法;總糖和還原糖測定:直接滴定法;總酸測定:直接滴定法;總酯測定:皂化法;甲醇和高級醇含量測定:氣相色譜法;聚半乳糖醛酸酶活力測定:硫代硫酸鈉氧化法;果膠酯酶活力測定:酸堿滴定法;果膠裂解酶活力側定:分光光度計法。


     2 結果與討論


     2.1 原料先蒸煮處理后添加果膠酶
     原料破碎后先經常壓蒸汽蒸煮處理20min,然后分別添加6種果膠酶,于30℃下放置4h后接種發酵。發酵結束測定蒸餾酒中甲醇含量和對出酒率的影響,結果見圖1。


     由圖1可知,與只蒸煮處理不添加果膠酶的對照組相比,原料經該方式處理后均能提高出酒率,與對照組相比分別提高了8.8%、13.0%、7.8%、5.0%、9.0%和5.0%,但該原料處理方式使酒中甲醇含量顯著增加,分別為對照組的12.80、11.62、12.53、11.98、13.72 和12.14倍。原因是蒸煮處理使原料本身所含果膠酶失去活性,不能分解果膠物質,故對照組蒸餾酒中甲醇含量很低,外加果膠酶可以起到分解果膠物質作用,從而大量產生甲醇。
     2.2 原料先微波處理后添加果膠酶


     原料破碎后先經微波處理5min(700w,處理量200g),然后分別添加6種果膠酶, 于30℃下放置4h后接種發酵。發酵結束測定蒸餾酒中甲醇含量和對出酒率的影響,結果見圖2。   


     由圖2可知,與只微波處理不添加果膠酶的對照組相比,原料經該方式處理后均能提高出酒率,與對照組相比分別提高了8.6%、12.8%、6.5%、11.8%、12.3%和6.8%。但該原料處理方式使酒中甲醇含量顯著增加,分別為對照組的12.36、10.21、10.71、11.03、12.36和12.26倍。


  原因是微波處理也使原料本身所含果膠酶失去活性,不能分解果膠物質, 故對照組蒸餾酒中甲醇含量很低,外加果膠酶可以起到分解果膠物質作用,從而大量產生甲醇。以上兩種原料處理方式雖然能提高原料出酒率,但是蒸餾酒中甲醇含量依然增加,不能達到預期效果。


     2.3 原料先添加果膠酶后蒸煮處理
     原料破碎后分別添加6 種果膠酶,于30℃下放置4h,然后常壓蒸汽蒸煮處理20min, 冷卻后接種發酵。發酵結束測定蒸餾酒中甲醇含量和對出酒率的影響,結果見圖3。
     由圖3可知,與原料不做任何處理的對照組相比,原料經該方式處理后均能提高出酒率,分別提高了8.3%、11.7%、9.0%、9.2%、8.4%和9.7%,同時蒸餾酒中甲醇含量分別降低了41.39%、53.28%、35.50%、46.15%、30.06%和30.45%,蒸煮處理使原料本身所含果膠酶和外加果膠酶活性降低甚至失去活性,不能繼續分解果膠,從而使甲醇含量得到有效控制。該原料處理方式可以在提高出酒率的同時降低酒中甲醇含量。


     2.4 原料先添加果膠酶后微波處理
     原料破碎后分別添加6 種果膠酶,于30℃下放置4h,然后微波處理5min(700w,處理量200g),冷卻后接種發酵。發酵結束測定蒸餾酒中甲醇含量和對出酒率的影響,結果見圖4。
     由圖4 可知,與原料不做任何處理的對照組相比,該方式處理后均能提高出酒率,分別提高了12.9%、16.9%、12.4%、8.8%、13.5%和8.6%,同時蒸餾酒中甲醇含量分別降低了69.10%、85.95%、72.25%、76.02%、69.94%和66.97%,微波處理使原料本身所含果膠酶和外加果膠酶活性降低甚至失去活性,不能繼續分解果膠,從而使甲醇含量得到有效控制。該原料處理方式可以在提高出酒率的同時顯著降低酒中甲醇含量,與2.3中原料處理方式相比,該處理方式在提高出酒率的同時對酒中甲醇含量的降低效果更為明顯,為最佳原料處理方式。


     2.5 果膠酶活力的測定
     果膠酶是一類分解果膠的酶的總稱,通常是以一種或幾種為主的含有多種組分的復合酶。主要包括聚半乳糖醛酸酶(PG)、果膠酯酶(PE)、果膠裂解酶(PL)、原果膠酶等。
  通過上述實驗可以發現,在固態發酵生產蘋果蒸餾酒的過程中,添加果膠酶可以提高原料出酒率,文章來源華夏酒報但同時也會使酒中甲醇含量顯著增加。實驗中分別使用了6種商業果膠酶制劑,發現添加果膠酶B 在出酒率提高最多的同時蒸餾酒中甲醇含量增加最少。
  因此,分別對6種果膠酶制劑中的PG、PE、PL活力進行測定,以確定最適合固態發酵蘋果蒸餾酒生產的果膠酶。

圖1  方式1 對蒸餾酒中甲醇含量與出酒率的影響

圖2  方式2 對蒸餾酒中甲醇含量與出酒率的影響

圖3  方式3 對蒸餾酒中甲醇含量與出酒率的影響

圖4  方式4 對蒸餾酒中甲醇含量與出酒率的影響


     3 結論


     本研究以山東煙臺產國光蘋果作為原料,研究結果表明采用固態發酵方法生產蒸餾酒是可行的,與糧食原料相比,生產的蒸餾酒中最大問題是甲醇含量過高,這就是因為蘋果與糧食相比含有較多的果膠物質,這些物質被果膠酶分解后產生甲醇。
  添加果膠酶可以提高原料的出酒率,但是果膠酶的加入會導致蒸餾酒中甲醇含量顯著增加。
     結果表明,采用原料先添加果膠酶,然后經微波處理可以有效減少甲醇并提高出酒率。
  采用以上方法經二次蒸餾后可得到酒度為42 %vol 的蘋果蒸餾酒,測得其中甲醇含量為29.66mg/100mL,雜醇油(以異丁醇和異戊醇計)含量為146.96mg/100mL,遠低于GB2757中對以谷類代用品為原料生產蒸餾酒時甲醇含量的規定。達到了既提高原料出酒率又降低甲醇含量的目的。


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編輯:苗倩

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