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《西南大学》 2009年
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菊芋酒的加工工艺研究

王圣开  
【摘要】: 菊芋(Jerusalem artichoke),富含菊糖、低聚果糖、氨基酸、维生素等营养素,近年来,以现代新技术分离精制而成的菊粉、低聚果糖、超高果糖浆等,在国际上已公认其具有较高的营养价值和保健作用。菊芋酒由于其具有营养成分而具有较广阔的发展前景。本文主要采用透明圈初筛等方法筛选出一株黑曲霉A18(Aspergilhts niger 18),采用响应面分析方法优化液体发酵产得外切菊粉酶,利用外切菊粉酶作用于菊芋提取液制备菊芋提取液;然后响应面分析法优化黑曲霉发酵生产菊粉酶的发酵工艺条件。具体研究实验结果如下: (1)菊粉酶可以催化菊芋中的果聚糖水解为果糖或低聚果糖。本文从菊芋根际周围土壤中透明圈初步筛选出的25株产菊粉酶的霉菌,通过进一步复筛,筛选出产菊粉酶酶活力较高的3株霉菌,选取产酶活力14.5U/ml的菌株A18进行进一步研究。经过进行菌种形态学观察和光学显微镜鉴定,确定霉菌菌株A18(Aspergilhts niger 18)为黑曲霉。 (2)经单因子试验,筛选确定最佳碳源为菊芋提取液,最佳氮源为蛋白胨和NH_4H_2PO_4。试验结果为7.0%菊芋提取液、0.60%蛋白胨、0.5%NH_4H_2PO_4、pH5.5,菌悬液的接种量(2.5×10~6CFU/mL)为1.0-2.0ml,250ml的三角瓶装液量为50ml,温度在28-30℃之间,摇床转速为160r.min~(-1)发酵培养4d。 (3)经响应面(RSM)试验分析,按Plackett-Burman设计做8个因素12个实验,确定黑曲霉A18产菊粉酶的显著影响因素为菊芋提取液、蛋白胨、磷酸二氢铵,利用Box—Behnken响应面分析法,得到回归方程:Y_1=33.1+0.7875*X_1+0.2875*X_2+1.425*X_3-3.475*X_1*X_1-0.1*X_1*X_2+1.625*X_1*X_3-0.025*X_2*X_2-0.925*X_2*X_3-4.5*X_3*X_3。确定了黑曲霉A18产菊粉酶酶活最高的最佳发酵条件为:7.8%的菊芋提取液、0.65%的蛋白胨、0.55%的(NH_4)H_2PO_4、初始pH5.5,摇瓶转速160r/min,28℃培养4d。最高酶活达到34.6U/mL,比优化前酶活提高了近50%。 (4)采用上述优化的培养基发酵的培养液,对菊粉酶的酶学性质(粗酶液)进行了初步研究,确定菊粉酶的最佳酶解条件为:温度为55-60℃,底物浓度12%、加酶量9U/g,酶解时间10h,酶解率达到89%。 (5)以安琪葡萄酒酵母为研究对象,考察了初始pH、温度、初始糖度、接种量等多种因素对菊芋酒精发酵性能的影响,确定了发酵的条件为pH4.0、温度22℃、初始糖度18%、接种量为0.1%。并且对不同浓度菊芋提取液进行了发酵实验。 (6)酒精发酵经响应面实验分析,得到回归方程:Y_2=9.641111+0.375101X_1+0.379761X_2+0.786481X_3-0.422529X_1X_10.1X_1X_2+0.15X_1X_3-0.316463X_2X_2+0.05X_2X_3-0.457884X_3X_3,可以从公式得出,以菊芋提取液为原料,经菊粉酶酶解,葡萄酒酵母细胞发酵生产乙醇的最适发酵条件为:温度为22℃,pH 4.0,发酵液糖度为18.8%,发酵速度适中,酒精转化率最高,在发酵6d,发酵醪中乙醇含量达9.98%。同时对菊芋酒的酒精度、总糖、pH值、可溶性固形物、总酸进行测定。测定结果分别为:酒精度为10.63 ml/100mL,总糖含量为0.83g/100mL,pH4.0,总酸含量为0.8g/100mL,可溶性崮形物含量为2.62g/100mL。 (7)对菊芋酒的产生的香味物质成分进行了初探,确定菊芋酒的主要风味物质,包括了68种组分,其中,21种醇类,15种酸类,12种酯类,7种酮类,2种酚类,3种烷烃类,还有其他8种组分。
【学位授予单位】:西南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TS262

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【参考文献】
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