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苹果蒸馏酒中甲醇的生成控制研究
2015-12-21 11:02:53   来源:   评论:0

  我国是水果生产大国,在世界上占有举足轻重的地位。苹果在我国水果业中占最重要的地位,其产量稳居世界第一。然而,由于市场鲜果需求量有限,出现了鲜果滞销、积压、腐烂的现实问题,造成资源的严重浪费。因此,大力发展苹果业的关键在于妥善合理地解决深加工问题。


  苹果深加工的主要途径之一就是生产苹果酒和苹果蒸馏酒。成熟的苹果中含有较多的果胶酯酸, 它们在果胶酶的作用下使羧基甲酯进一步降解出甲醇,过量摄取甲醇会导致人失明甚至死亡,GB2757中规定以粮食代用品原料生产的蒸馏酒中甲醇含量为≤120mg/100mL。


  由此可见,在水果酒和水果蒸馏酒生产中, 对甲醇进行控制就显得尤为重要。


     本研究将白酒固态发酵技术应用于苹果生产蒸馏酒,省去了榨汁步骤,最大限度地利用原材料,国外也有相关固态发酵水果蒸馏酒的报道。但是固态发酵时,存在于原料内部的可发酵性物质如糖类等不易被酵母利用,影响原料出酒率。


  通过添加果胶酶的方法可以提高原料出酒率,但是果胶酶的加入会导致酒中甲醇含量显著增加。


  为了平衡出酒率与甲醇含量之间的关系,采用热处理与添加果胶酶结合的方法处理原料,以期达到既提高原料出酒率又降低蒸馏酒中甲醇含量的目的,为苹果蒸馏酒的安全生产提供依据。


     1 材料与方法
     1.1 材料


     原料:山东烟台国光苹果;菌种:葡萄酒活性干酵母;6种果胶酶制剂(A、B、C、D、E、F);果胶粉P—9135。


     1.2 试剂
     甲醇、乙醇、正丙醇、异丁醇、异戊醇、乙酸异丁酯,均为色谱纯;硫酸铵、磷酸二氢钾、酒石酸钾钠、硫酸铜、氢氧化钠、硫酸、硫代硫酸钠,咔唑试剂等,均为分析纯。


     1.3 仪器与设备
     分析天平,恒温水浴箱,微波炉,真空泵,全玻璃蒸馏装置,安捷伦7890A 气相色谱仪,酒精计等。


     1.4 工艺流程
     苹果—→清洗—→除梗、破碎—→预处理—→接种—→固态发酵—→蒸馏—→二次蒸馏—→原酒—→陈酿—→过滤—→成品


     1.5 实验方法
     主要研究蒸汽蒸煮处理及微波处理,分别与添加果胶酶结合的原料处理方式对固态发酵苹果蒸馏酒中甲醇含量和出酒率的影响,并对试验中所使用的6种果胶酶的活力进行测定, 最终确定既能降低蒸馏酒中甲醇含量又能提高原料出酒率的生产工艺。


     1.6 检测方法
     酒精度测定:酒精计法;总糖和还原糖测定:直接滴定法;总酸测定:直接滴定法;总酯测定:皂化法;甲醇和高级醇含量测定:气相色谱法;聚半乳糖醛酸酶活力测定:硫代硫酸钠氧化法;果胶酯酶活力测定:酸碱滴定法;果胶裂解酶活力侧定:分光光度计法。


     2 结果与讨论


     2.1 原料先蒸煮处理后添加果胶酶
     原料破碎后先经常压蒸汽蒸煮处理20min,然后分别添加6种果胶酶,于30℃下放置4h后接种发酵。发酵结束测定蒸馏酒中甲醇含量和对出酒率的影响,结果见图1。


     由图1可知,与只蒸煮处理不添加果胶酶的对照组相比,原料经该方式处理后均能提高出酒率,与对照组相比分别提高了8.8%、13.0%、7.8%、5.0%、9.0%和5.0%,但该原料处理方式使酒中甲醇含量显著增加,分别为对照组的12.80、11.62、12.53、11.98、13.72 和12.14倍。原因是蒸煮处理使原料本身所含果胶酶失去活性,不能分解果胶物质,故对照组蒸馏酒中甲醇含量很低,外加果胶酶可以起到分解果胶物质作用,从而大量产生甲醇。
     2.2 原料先微波处理后添加果胶酶


     原料破碎后先经微波处理5min(700w,处理量200g),然后分别添加6种果胶酶, 于30℃下放置4h后接种发酵。发酵结束测定蒸馏酒中甲醇含量和对出酒率的影响,结果见图2。   


     由图2可知,与只微波处理不添加果胶酶的对照组相比,原料经该方式处理后均能提高出酒率,与对照组相比分别提高了8.6%、12.8%、6.5%、11.8%、12.3%和6.8%。但该原料处理方式使酒中甲醇含量显著增加,分别为对照组的12.36、10.21、10.71、11.03、12.36和12.26倍。


  原因是微波处理也使原料本身所含果胶酶失去活性,不能分解果胶物质, 故对照组蒸馏酒中甲醇含量很低,外加果胶酶可以起到分解果胶物质作用,从而大量产生甲醇。以上两种原料处理方式虽然能提高原料出酒率,但是蒸馏酒中甲醇含量依然增加,不能达到预期效果。


     2.3 原料先添加果胶酶后蒸煮处理
     原料破碎后分别添加6 种果胶酶,于30℃下放置4h,然后常压蒸汽蒸煮处理20min, 冷却后接种发酵。发酵结束测定蒸馏酒中甲醇含量和对出酒率的影响,结果见图3。
     由图3可知,与原料不做任何处理的对照组相比,原料经该方式处理后均能提高出酒率,分别提高了8.3%、11.7%、9.0%、9.2%、8.4%和9.7%,同时蒸馏酒中甲醇含量分别降低了41.39%、53.28%、35.50%、46.15%、30.06%和30.45%,蒸煮处理使原料本身所含果胶酶和外加果胶酶活性降低甚至失去活性,不能继续分解果胶,从而使甲醇含量得到有效控制。该原料处理方式可以在提高出酒率的同时降低酒中甲醇含量。


     2.4 原料先添加果胶酶后微波处理
     原料破碎后分别添加6 种果胶酶,于30℃下放置4h,然后微波处理5min(700w,处理量200g),冷却后接种发酵。发酵结束测定蒸馏酒中甲醇含量和对出酒率的影响,结果见图4。
     由图4 可知,与原料不做任何处理的对照组相比,该方式处理后均能提高出酒率,分别提高了12.9%、16.9%、12.4%、8.8%、13.5%和8.6%,同时蒸馏酒中甲醇含量分别降低了69.10%、85.95%、72.25%、76.02%、69.94%和66.97%,微波处理使原料本身所含果胶酶和外加果胶酶活性降低甚至失去活性,不能继续分解果胶,从而使甲醇含量得到有效控制。该原料处理方式可以在提高出酒率的同时显著降低酒中甲醇含量,与2.3中原料处理方式相比,该处理方式在提高出酒率的同时对酒中甲醇含量的降低效果更为明显,为最佳原料处理方式。


     2.5 果胶酶活力的测定
     果胶酶是一类分解果胶的酶的总称,通常是以一种或几种为主的含有多种组分的复合酶。主要包括聚半乳糖醛酸酶(PG)、果胶酯酶(PE)、果胶裂解酶(PL)、原果胶酶等。
  通过上述实验可以发现,在固态发酵生产苹果蒸馏酒的过程中,添加果胶酶可以提高原料出酒率,文章来源华夏酒报但同时也会使酒中甲醇含量显著增加。实验中分别使用了6种商业果胶酶制剂,发现添加果胶酶B 在出酒率提高最多的同时蒸馏酒中甲醇含量增加最少。
  因此,分别对6种果胶酶制剂中的PG、PE、PL活力进行测定,以确定最适合固态发酵苹果蒸馏酒生产的果胶酶。

图1  方式1 对蒸馏酒中甲醇含量与出酒率的影响

图2  方式2 对蒸馏酒中甲醇含量与出酒率的影响

图3  方式3 对蒸馏酒中甲醇含量与出酒率的影响

图4  方式4 对蒸馏酒中甲醇含量与出酒率的影响


     3 结论


     本研究以山东烟台产国光苹果作为原料,研究结果表明采用固态发酵方法生产蒸馏酒是可行的,与粮食原料相比,生产的蒸馏酒中最大问题是甲醇含量过高,这就是因为苹果与粮食相比含有较多的果胶物质,这些物质被果胶酶分解后产生甲醇。
  添加果胶酶可以提高原料的出酒率,但是果胶酶的加入会导致蒸馏酒中甲醇含量显著增加。
     结果表明,采用原料先添加果胶酶,然后经微波处理可以有效减少甲醇并提高出酒率。
  采用以上方法经二次蒸馏后可得到酒度为42 %vol 的苹果蒸馏酒,测得其中甲醇含量为29.66mg/100mL,杂醇油(以异丁醇和异戊醇计)含量为146.96mg/100mL,远低于GB2757中对以谷类代用品为原料生产蒸馏酒时甲醇含量的规定。达到了既提高原料出酒率又降低甲醇含量的目的。


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编辑:苗倩

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