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沙棘酒香味前体物β-胡萝卜素降解产香规律及机理研究

王树林

  类胡萝卜素降解产生的降异戊二烯化合物对果酒香气品质具有重要作用,研究香味前体物类胡萝卜素降解对分析果酒香气来源、形成及改善果酒香气品质具有重要意义。沙棘酒是以沙棘汁为原料酿造的果酒,香味不足,特别是降异戊二烯类香气化合物缺乏是主要的品质缺陷,研究改善沙棘酒香气品质的技术极为必要。模拟研究可将复杂的食品体系分解为简单的模拟体系,是研究食品加工中类胡萝卜素降解机制及产香机理的重要手段。目前报道的大部分模拟研究是在极端条件和较短时间内完成的,此类模拟反应显然不能解释果酒酿造中类胡萝卜素降解的规律及其产香机理,到目前为止,并未有系统研究果酒生产中β-胡萝卜素降解及其产香机理的报道。模拟果酒生产条件,研究类胡萝卜素降解对探明果酒酿造中类胡萝卜素的降解、产香机理及改善果酒香气品质更有意义。 此研究以β-胡萝卜素的水相体系模拟研究沙棘酒生产各环节中β-胡萝卜素的降解及其产香规律,并对β-胡萝卜素的生物降解进行了较为系统的研究。建立了能反映β-胡萝卜素在沙棘汁及其果酒中存在状态的β-胡萝卜素水相体系,并对快速测定水相体系中β-胡萝卜素含量的方法进行了系统研究,为β-胡萝卜素在水相体系中的降解研究奠定了基础;对沙棘酒的香气成分进行了定量分析;系统模拟研究了沙棘酒生产中β-胡萝卜素的降解规律及其产物形成机理,特别是对果汁储藏及发酵环节中β-胡萝卜素的微生物降解进行了系统研究;对存在于沙棘汁中具有高效降解β-胡萝卜素能力的微生物进行了分离鉴定,首次从沙棘汁分离得到一株具有降解β-胡萝卜素的细菌,并对该微生物及微生物酶降解β-胡萝卜素及植物中天然类胡萝卜素的规律进行了系统研究,取得以下主要研究结果。 1)采用二氯甲烷和吐温80乳化β-胡萝卜素能形成模拟β-胡萝卜素在沙棘酒生产中存在状态的稳定水相体系;建立了采用分光光度法测定水相体系中β-胡萝卜素含量的方法,无色体系中β-胡萝卜素水溶液浓度与吸光值(462nm)之间的回归方程:Y=1.6085X-0.0005484(R~2=0.9954);有色体系中β-胡萝卜素水溶液浓度与正己烷萃取液吸光值(450nm)的线性回归方程:Y=0.88146X-0.00125(R~2=0.9956)。 2)沙棘干酒、甜酒、沙棘汁及沙棘发酵醪中分别检测到50,53,38,39种香气化合物,主要的香气化合物为酯、醇、脂肪酸、羰基化合物及其少量的萜烯类化合物;酒品种、发酵及储藏时间对沙棘酒香气化合物含量有较大影响;沙棘酒中由类胡萝卜素降解所产生的降异戊二烯香气化合物类型及含量极少。 3)在氧化剂存在的条件下,β-胡萝卜素在纯水及水/乙醇体系中的氧化属于一级反应模式,没有外加氧化剂的自然降解呈零级反应模式。β-胡萝卜素在纯水中自然降解的速度常数为0.031;有氧化剂存在的纯水中的降解速度常数为0.071;在加入氧化剂的水/乙醇体系降解的速度常数为0.0458;温度是影响β-胡萝卜素在水相体系中降解的重要因素,β-胡萝卜素降解的活化能为37.434KJ/mol,β-胡萝卜素在模拟体系、沙棘汁及沙棘酒中的降解可产生降异戊二烯化合物,但不同体系中降解产物并不相同;沙棘汁中的β-胡萝卜素具有最快的降解速度。 4)从沙棘汁分离得到具有高效降解β-胡萝卜素能力的细菌,初步鉴定为葡萄球菌;对液体培养基的研究结果表明该微生物能分泌降解β-胡萝卜素的胞外酶,经离子交换柱和分子筛层析得到的蛋白组分含有可降解β-胡萝卜素的活性组分,并且可以在SDS-聚丙烯酰胺电泳中出现蛋白质条带;该酶不仅使β-胡萝卜素降解,同时可产生具有特殊香味的降异戊二烯化合物。β-胡萝卜素的酶降解由2个完全不同的反应模式组成,反应前期,β-胡萝卜素的酶解反应呈零级反应模式,反应后期(30min后),β-胡萝卜素的酶解反应呈一级反应模式。 5)在沙棘酒生产的水相体系中,β-胡萝卜素的降解主要发生在7,8( 7 ,8)和9,10(9 ,10 ),不同条件下的降解产香有所不同,主要的降异戊二烯香气化合物为:β-环柠檬醛、β-紫罗兰酮、4-(2,6,6-三甲基环己烯基-1-基)-3-丁烯-2-醇、萜品醇、2,2,6-三甲基环己酮、3,5,5-三甲基-2-环己烯-1-酮、3,4,4-三甲基-2-环己烯-1-酮及二氢猕猴桃酯等。 6)从沙棘汁中分离得到的微生物可以降解植物组织中的类胡萝卜素,培养温度、时间、摇床转速、碳源及氮源等因素影响微生物对胡萝卜汁中类胡萝卜素的降解,降解产物中含有降异戊二烯香气化合物。……   
[关键词]:沙棘酒;β-胡萝卜素理化降解;β-胡萝卜素生物降解;降异戊二烯化合物;模拟研究
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:西北农林科技大学2011年