以五糧液為代表的宜賓多糧濃香型白酒的生產(chǎn)離不開當?shù)鬲毺氐淖匀画h(huán)境,作為中國酒都,地處三江交匯處,宜賓特殊的氣候環(huán)境孕育出了獨特的釀酒微生物生態(tài)區(qū)系。
一般認為,在濃香型白酒生產(chǎn)過程中,霉菌主要起糖化作用,酵母發(fā)酵產(chǎn)生酒精,細菌主要參與形成白酒復雜的風味和香氣。
四川省申聯(lián)生物科技有限責任公司的科技人員利用純培養(yǎng)的方法對多糧濃香型白酒生產(chǎn)環(huán)節(jié)中優(yōu)勢細菌開展研究,并篩選出5株對宜賓多糧濃香型白酒酒體獨特風格起主要作用的微生物菌株。
四川省申聯(lián)生物科技有限責任公司運用現(xiàn)代發(fā)酵技術及超臨界萃取技術,生產(chǎn)出多糧濃香型白酒風味物質。
表1 菌種單獨培養(yǎng)與混合培養(yǎng)所產(chǎn)香氣的比較
表2 不同培養(yǎng)基生長情況及產(chǎn)香情況的比較
表3 不同控溫方式對產(chǎn)香的影響
表4 不同PH條件對產(chǎn)香的影響
表5 不同接種量的試驗
表6 不同接種量對產(chǎn)香的影響
表7 萃取溫度選取試驗
表8 萃取壓力選取試驗
表9 CO2流量的選取試驗
表10 分離溫度的選取試驗
表11 分離壓力的選取試驗
1材料與方法
1.1材料
1.1.1菌種
從四川某濃香型酒廠釀酒車間的窖泥、酒糟、曲藥、黃水中篩選。分別編號SL0015、SL0061、SL0098、SL0106、SL0158,4℃保藏備用。
1.1.2試劑
高純二氧化碳,食品級99.99%。
1.1.3主要儀器和設備
Agilent CC 6890-5975 rnfKs,美國安捷倫科技有限公司;Agilent C-C 6890-FID,美國安捷倫科技有限公司;DD-6低速大容量離心機,濟南福的機械有限公司;超臨界萃取設備,HA120-50-01A,江蘇南通華安超臨界萃取有限公司;UF-20型實驗型超濾裝置,華泰凈化技術工程有限公司;10L發(fā)酵罐,50L發(fā)酵罐,江蘇鎮(zhèn)江東方生物工程設備技術有限責任公司。
1.1.4培養(yǎng)基
1.1.4.1種子液培養(yǎng)基
牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、葡萄糖胰胨培養(yǎng)基。
1.1.4.2發(fā)酵培養(yǎng)基(g/L)
葡萄糖 20;小麥粉 10;酵母膏 1;(NH4)2SO4 0.5;MgSO4·7H2O 0.2;FeSO4·7H2O 0.1;K2HPO4·3H2O 0.2 ;高粱粉 10;乙醇 20。
1.2方法
1.2.1種子液培養(yǎng)
將菌種接種于種子培養(yǎng)液中,其中SL0015、SL0098、SL0106培養(yǎng)溫度42℃,150rpm,培養(yǎng)28小時。SL0061、SL0158培養(yǎng)溫度35℃,靜止培養(yǎng),培養(yǎng)3天。
1.2.2發(fā)酵培養(yǎng)
1.2.2.1各菌種單獨培養(yǎng)。
1.2.2.2各菌種混合培養(yǎng)。
1.2.3感官評定
品評人員由國家評酒委員和從事白酒研究工作并經(jīng)過半年聞香訓練的人員組成。每個樣品由四名品評人員分三次進行品評。在20℃的品評環(huán)境下,評價發(fā)酵液的濃香,按很弱、弱、一般、強、很強五個等級分類。
1.2.4發(fā)酵液中特征性風味化合物的分析
1.2.4.1GC-MS分析
樣品通過DB-Wax毛細管柱進行分離,程序升溫條件:初溫40℃,恒溫5min,然后以8℃/min的速率升至230℃,保持30min。
進樣量:1μL,不分流。載氣:He;流速:2 mL/min。分離后的樣品用Agilent 5975MSD鑒定。質譜條件El:電離源;電子能量:70 eV;離子源溫度:230℃;掃描范圍:30amu~550amu。
1.2.4.2 物質定性分析
將未知物質譜圖與NIST 08a.L Database(Agilent Technologies Inc.)中標準譜圖進行比對定性。
1.2.5超臨界CO2萃取
1.2.5.1預處理
發(fā)酵液→粗過濾→超濾→清液
1.2.5.2
取1L發(fā)酵清液投入萃取釜,將萃取釜溫度升至設定值后開啟CO2泵,萃取壓力升至設定值后進行流動萃取,從解析釜出料口得萃取物,將所得液體進行GC—MS分析。
2結果與討論
2.1單獨培養(yǎng)與混合培養(yǎng)比較
發(fā)酵結束后,取樣進行感官評價,結果見表1。
從表1可以看出,篩選出的菌株進行單獨培養(yǎng),所產(chǎn)香氣均不強,而混合培養(yǎng),則香氣濃。
這與菌種間的協(xié)同作用有關,因為某種菌種的產(chǎn)物可能是另一種菌種的前體物質,或是兩種菌種的產(chǎn)物在酶的作用下進行一些反應,如酯化反應等。
2.2混合培養(yǎng)條件的研究
2.2.1培養(yǎng)基的選擇
培養(yǎng)基A(g/L)
牛肉膏 10;蛋白胨 5;酵母膏 5;葡萄糖 40;(NH4)2SO4 0.5 ;MgSO4·7H2O 0.2;FeSO4·7H2O 0.1;K2HPO4·3H2O 0.2;CaCl2 0.1。
培養(yǎng)基B(g/L)
葡萄糖 20;小麥粉 10;酵母膏 1;(NH4)2SO4 0.5;MgSO4·7H2O 0.2;FeSO4·7H2O 0.1; K2HPO4·3H2O 0.2;高粱粉 10;乙醇 20。
培養(yǎng)基C(g/L)
小麥粉 10;高粱粉 10;玉米粉 8;大米粉 5;糯米粉 5。
利用上述培養(yǎng)基分別發(fā)酵,發(fā)酵結束后,取樣進行感官評價,結果見表2。
從表2可知,培養(yǎng)基A營養(yǎng)豐富,菌種生長快,但產(chǎn)香弱;培養(yǎng)基C產(chǎn)香強,但生長太慢;而培養(yǎng)基B取了A、C的優(yōu)點,菌種生長較快,產(chǎn)香強。我們選培養(yǎng)基B作為以下試驗的培養(yǎng)基。
2.2.2培養(yǎng)溫度的選擇
我們以下列控溫方式做試驗:①35℃②先35℃后42℃③42℃,發(fā)酵結束后,取樣進行感官評價,結果見表3。
從表3可以看出,控溫方式以先35℃、后42℃為最佳。
2.2.3培養(yǎng)PH的選擇
我們分別維持PH5、6、7、8進行發(fā)酵,發(fā)酵結束后,取樣進行感官評價,結果見表4。
從表4可以看出,PH在6時產(chǎn)香最強。
2.2.4 接種量的選擇
我們設計的試驗見表5。
發(fā)酵結束后,取樣進行感官評價,結果見表6。
從表6可以看出,菌種SL0015、0061、0098、0106、0158按5%、10%、5%、5%、10%的接種量接種進行混合培養(yǎng),產(chǎn)香最強。
2.3超臨界CO2萃取條件的研究
2.3.1萃取溫度的確定
超臨界CO2 的臨界點為7.52 MPa、31.1 ℃, 因此試驗的溫度、壓力都不能低于這個數(shù)值。另外,由于超臨界CO2 所萃取的物質一般都為熱敏性物質,萃取溫度不能太高,所以對萃取溫度的調節(jié)非常重要。通過四組單因素試驗確定萃取溫度,試驗結果見表7。
通過以上試驗可以看出,3號樣雖然萃取率略低于2號樣,但其風味更佳,所以萃取溫度選為45℃。
2.3.2萃取壓力的確定
選取萃取壓力的試驗結果見表8。
從表8可以看出,13號樣品萃取率高且風味好,因此萃取壓力確定為15MPa。
2.3.3 CO2流量的確定
選取CO2流量的試驗結果見表9。
從表9可以看出,不同的CO2流量對所得萃取物的品質無影響,但在相同的萃取時間下, 流速越大,萃取得率越高。因此確認CO2 流量為10L/h。
2.3.4分離溫度的確定
選取分離溫度的試驗結果見表10。
從表10可以看出,分離溫度越低,萃取率越高,但品質不好,所以分離溫度選取為50℃。
2.3.5分離壓力的確定
選取分離壓力的試驗結果見表11。
從表11可以看出,分離壓力越大,萃取率越低,但品質更好,綜合考慮確定分離壓力為7MPa。
2.3.6 解析釜壓力、溫度的確定
為確保在解析釜中萃取物質的完全解析,解析壓力越低越好,但考慮到CO2能重復利用,因此,解析壓力與CO2 儲罐中壓力相同,即在4.5~6.0MPa之間,解析釜溫度設定為55℃。
2.3.7 萃取時間的確定
萃取時間在4h 文章來源華夏酒報后,產(chǎn)品得率很小, 亞油酸、7-烯十六酸,萃取時間為4h。
2.4萃取物的分析
以萃取壓力15 MPa,萃取溫度45℃,CO2 流量為10L/h,柱分離壓力為7MPa, 分離溫度為50℃,解析釜分離壓力為4.5~6.0MPa, 溫度為55℃,萃取時間為4h作為控制條件進行超臨界CO2萃取, 萃取得率為5.48%。把萃取物進行GC-MS分析,得到萃取物的質譜圖。
萃取物中主要成分如下:
醇類:乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、仲丁醇、正戊醇、2-戊醇、異戊醇、β-苯乙醇、正己醇、2-庚醇、3-甲基苯甲醇、9,12,15-三烯十八醇。
多元醇:1,2-丙二醇、2,3-丁二醇、1,,3-丁二醇、丙三醇。
酸類:乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸、正戊酸、異戊酸、己酸、庚酸、辛酸、癸酸、苯乙酸、十五酸、十六酸、十七酸、十八酸、油酸、亞油酸、7-烯十六酸。
酯類:乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、十三酸乙酯、苯乙酸乙酯、甲酸-2-丁酯、乙酸異戊酯、十五酸乙酯、十六酸乙酯、棕櫚酸乙酯、油酸乙酯、亞油酸乙酯、十七酸乙酯、亞麻酸乙酯、油酸癸酯、油酸單甘油酯、乳酸乙酯、苯甲酸乙酯、月桂酸乙酯、苯丙酸乙酯、丁二酸單乙酯、甲氧基乙酸乙酯、11-十六烯酸乙酯、2-氯油酸乙酯、琥珀酸雙乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯。
酚:對丁酸甲酯酚、對乙醇酚、對乙基酚、4-乙烯基愈創(chuàng)木酚。
胺:乙酰胺、3-甲基丁酰胺。
烷:辛烷、1,1-二氧基戊烷、1,1-二乙氧基異戊烷、2-乙氧基苯烷、2,3-二苯基丁烷。
酮:丙酮、5-甲基-2-己酮、6,10,14-三甲基-2-十四酮。
醛:乙醛、異丁醛、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、苯甲醛、2,4-二烯癸醛。
雜環(huán)類:苯乙酰吡唑、2-苯基-4,5-二甲基-1,3-二氧五環(huán)、2-苯基-1,3-二氧六環(huán)、2-苯基-4-甲基-1,3-二氧五環(huán)、糠醇、2-甲酰吡咯、2-羥基-3,4,5-三氫呋喃、2-羥基吡咯、氮甲基-2,4-二烯-2-甲酰吡咯、三甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪、2,3-二甲基吡嗪、2,6-二乙基吡嗪、四甲基吡嗪、吡啶、3-羥基吡啶、糠醛、2-戊基呋喃。
3結論
3.1確定多菌種混合發(fā)酵的培養(yǎng)模式
以篩選的微生物菌株進行多糧濃香型白酒的呈香呈味物質的生產(chǎn),并確定了多菌種混合發(fā)酵的培養(yǎng)模式
3.2確定超臨界CO2萃取最佳工藝
萃取壓力15MPa,萃取溫度45℃,CO2 流量為10L/h,柱分離壓力為7MPa, 分離溫度為50℃,解析釜分離壓力為4.5~6.0 MPa,溫度為55℃,萃取時間為4h。
3.3所得萃取液具有典型風味
所得萃取液經(jīng)專家鑒定,具有典型的多糧濃香型白酒的風味,白酒固態(tài)發(fā)酵感強,糧香突出、糟香優(yōu)雅、窖香柔和。多家酒廠試用后,均反響強烈。