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泸州老窖大曲的质量、微生物与香气成分关系

张春林

  利用大曲酿造白酒是我国白酒酿造的关键和区别于世界上其它知名蒸馏酒的重要技术特征。大曲是以小麦为主的谷物原料通过生料发酵而得到,大曲是白酒酿造过程中重要的微生物、酶类、香气物质和香气物质前体物质的主要来源。大曲的质量直接关系到白酒的出酒率和品质。本文选取泸州老窖生产的中、高温大曲为研究对象,对其中的香气成分、理化指标和酶进行了分析鉴定;并从大曲中筛选能够产生香气的微生物;研究了泸州老窖中、高温大曲发酵过程中微生物种群变化与相应香气形成的关系;同时初步研究了大曲在发酵过程中的安全性问题,主要的研究内容如下: 使用一种简便、快速、灵敏的顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用法(GC-MS)测定曲样中的挥发性化合物,并配合电子鼻(EN)技术,比较了仪器分析与感官判别大曲质量的关系。顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用法(GC-MS)能将大曲样品中的醇类、吡嗪、醛类、酮类和酯类等挥发性物质较好地萃取出来,对大曲样品中具有代表性的挥发性成分如酯类、醇类和吡嗪类等测定的结果重复性良好,同时具有较高的加标回收率。利用GC-MS对不同的大曲样品进行分析,共检测出挥发性化合物75种,包括的挥发性风味物质分别有:醇类物质、酸类物质、酯类物质、醛类物质、酮类物质、芳香族化合物、酚类物质、呋喃类物质和含氮类化合物;采用主成分分析方法分析10种大曲中的挥发性化合物,十种大曲能够被区分为三大类,发酵温度不高于60℃的中温大曲的优级大曲和普级大曲在主成分分析图上距离较为接近,而高温大曲的优级大曲和普级大曲能够明显分成两类;采用电子鼻(EN)技术分析大曲样品,不同大曲样品对电子鼻有一定的响应,从雷达图可以发现,中温优级大曲、中温普级大曲和高温普级大曲的雷达图趋势较为相似,而高温优级大曲与上述三种大曲趋势较为不同,与其它三种大曲的气味存在较大的差异;依据气相-嗅闻法(GC-O)的频率检测法(DF)和香气提取稀释分析法(AEDA)两种方法考察了中温优级大曲和高温优级大曲,依据DF值和FD值的大小判断香气物质对大曲香气的贡献程度,结果表明:中温优级大曲中的特征香气成分可能主要是由己醛、未知化合物(no.u2)、苯乙醛和4-乙基愈创木酚等化合物组成;高温优级大曲中的特征香气可能主要是由己醛、2,6-二甲基吡嗪、壬醛、1-辛烯-3-醇、苯乙醛、4-乙基愈创木酚和未知化合物(no.u2、u3、u5和u7)组成;其它挥发性化合物可能作为背景香气物质。 从感官特征的角度,分析了不同等级的大曲在微生物组成、酶、理化成分等方面的区别,并分析了风味物质形成的外部条件。结果表明,优级大曲的“穿衣”情况要比普级大曲好且均匀,其微生物数量多,尤其是霉菌数量更为明显;优级大曲中主要酶的活力均高于普级大曲,优级大曲的酯化力高于普级大曲,而酯分解率低于普级大曲,有利于促进风味物质的形成,优级大曲的发酵力和游离氨基酸总量均高于普级大曲。对大曲在发酵期间的各项指标,包括微生物数量、理化指标、酶、风味变化和感官变化进行跟踪测定发现:随着发酵时间的延长,中、高温大曲中的水分含量和水活度都呈现下降的趋势;温度表现为先升后降;大曲中微生物的数量和种类与曲醅的温度、水分含量、水活度和pH等多种因素息息相关,中温大曲的微生物数量在发酵起始均有小幅度增加,但是随温度的增加和水活度的降低,大曲中的一些不耐热的微生物大量死亡;而高温大曲由于其特殊的工艺条件,大曲维持在一个高温高湿的环境,耐热的芽孢杆菌能够正常生长代谢;两类大曲在发酵过程中均出现一个产酸高峰期,随着微生物数量的递减,酸度也减低。使用顶空固相微萃取-质谱联用技术考察了中温大曲在发酵和贮存培菌期间的风味物质的变化,共检测出46种化合物,在大曲发酵的第5天多数风味物质含量达到最大值,而在大曲发酵的第9天含氮类化合物含量才达到最大,在大曲发酵30天时挥发性风味物质含量趋于稳定,这为优化大曲生产工艺提供了理论依据。对大曲在发酵期间的香气物质进行定量描述和分析,大曲的果香、花香和辛香等香气物质在发酵的前5天快速增加,随着发酵的进行这些香气物质在第5天后开始下降,香气变化的规律与利用气质联用方法检测到的化合物含量变化规律较为相似。 对大曲发酵和贮存各个时期的微生物进行了分离、纯化、筛选和鉴定,对产香微生物模拟发酵产生香气成分的机理进行了探索。利用多种培养基进行微生物分离,得到霉菌93株,酵母菌112株,嗜热芽孢杆菌45株。通过初筛和复筛从中温大曲和高温大曲中分别筛选到能产香的酵母菌ZY-1和GY-3和产香芽孢杆菌ZL-1和GL-4;利用分子生物学和生理生化鉴定方法确定,ZY-1属于东方伊萨酵母,GY-3属于假丝酵母属的一种,ZL-1是枯草芽孢杆菌,GL-4是地衣芽孢杆菌。对ZL-1和GL-4菌株产香条件进行优化,考察了美拉德模式反应,ZL-1和GL-4均能促进培养基褐变物质的生成,采用小麦浸出液在37℃~55℃(37℃、45℃和55℃各2天)发酵的第6天褐变程度最高;对发酵液在发酵过程中蛋白酶活力、游离氨基酸和还原糖含量进行了跟踪测定,考察了除菌灭酶对发酵液香气的影响。利用气质联用技术测定ZL-1和GL-4发酵液,发现2,3-丁二酮、三甲基吡嗪、四甲基吡嗪和愈创木酚可能与大曲香气成分的形成有一定的关系。利用小麦浸出液培养ZY-1和GY-3两种酵母,酵母在发酵过程中主要生成一些酯类、醇类和酮类等挥发性风味物质,可见产香酵母是大曲中风味物质形成的重要原因。 进行了大曲单独酿酒实验和大曲安全性研究,发现大曲质量与白酒产量、品质和风味有密切联系。两种温度类型大曲的优级大曲发酵产酒、总酸和总酯量均高于普级大曲,所酿白酒的品质在很大程度由大曲质量决定,四类大曲发酵所产白酒中的固形物及总醛含量差异较小,但酒精的含量却差异显著,同时在氨基酸总量也不同,高温优级大曲酒的挥发性化合物总量明显高于中温优级大曲酒,但是挥发性风味物质的总量上相差不是太大,这与检测出的高温优级大曲和中温优级大曲中的挥发性风味成分数量上的趋势一致,安琪高活性酿酒酵母组挥发性风味组分的总量与大曲酒相差不大,但是在挥发性化合物数目上相差较多,这也从一个侧面反映出,大曲在提高大曲酒风味成分上的作用。利用HPLC方法测定了大曲中4种具有代表性的真菌毒素,该方法具有很好的精密度和回收率,大曲中检测到的4种真菌毒素含量均未超过国家或国际上通用的限量标准。由于白酒酿造的后续工艺,大曲中毒素被最终带入到白酒成品的可能性极小。……   
[关键词]:大曲;挥发性化合物;理化指标;微生物群落;功能微生物;安全性
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:江南大学2012年