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葡萄园土壤中酿酒酵母的分离鉴定及其发酵葡萄酒香气成分分析

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-09-14
核心提示:家庭自酿多采用鲜食葡萄作为酿酒原料,酵母菌是生产葡萄酒的主要微生物菌群,是葡萄酒发酵过程中的关键因素,葡萄酒的酿造都是在酵母菌的作用下,采用自然发酵或者纯种发酵,将葡萄原料中的各种潜在成分在酒中充分表现出来,因此葡萄酒酵母筛选历来很受重视。
   家庭自酿多采用鲜食葡萄作为酿酒原料,酵母菌是生产葡萄酒的主要微生物菌群,是葡萄酒发酵过程中的关键因素,葡萄酒的酿造都是在酵母菌的作用下,采用自然发酵或者纯种发酵,将葡萄原料中的各种潜在成分在酒中充分表现出来,因此葡萄酒酵母筛选历来很受重视。
 
  中国的鲜食葡萄产量已连续多年为世界第一,但是鲜食葡萄加工业相对落后,对酿酒上的研究更少,除了鲜食葡萄皮薄肉质硬、出汁率低以及含糖量低等因素外,缺乏针对鲜食葡萄发酵的酿酒酵母,同样是鲜食葡萄发酵酒的香气和风味欠佳的重要原因之一,所以筛选出一种针对鲜食葡萄酒发酵、产生优良香气的酿酒酵母尤为必要。因此从天然酵母中,筛选出针对鲜食葡萄发酵的家酿葡萄酒酵母是一项十分有意义和有价值的工作。上海应用技术大学香料香精技术与工程学院冯 涛、王旭增、王一非等人通过从葡萄种植土壤中对鲜食葡萄酿酒酵母的筛选方法和酿造酒的香气分析进行探索,为今后开展这方面的研究工作积累经验和理论支持。
 
  1、酿酒酵母的分离筛选
 
  从分离结果可以看出,酵母菌菌落都为圆形,乳白色,其中S2、S3、S4三株菌表面不光滑,S1表面光滑。细胞的生殖方式都为芽殖,S1、S3两株菌具有圆形和椭圆形两种形态,S2、S4只有椭圆形态。
 
  2、酵母菌属的鉴定结果
 
  菌株S1和酿酒酵母(S. cerevisiae strain S2-39)具有较高的同源性,相似度为99%;菌株S2和酿酒酵母(S. cerevisiae strainNL5)具有较高的同源性,相似度为99%;菌株S3和酿酒酵母(S. cerevisiae strain CTBRL87)具有较高的同源性,相似度为100%。菌株S4中,异常威克汉姆酵母(Wickerhamomyces anomalus culture-collection CBS:262)具有较高的同源性,相似度为100%。结合以上比对结果,将S1、S2、S3三株酵母鉴定为酿酒酵母(S. cerevisiae),将S4鉴定为异常威克汉逊酵母(W. anomalus)。
 
  3、发酵酒的主要理化指标分析
 
  总糖含量和总还原糖含量均与乙醇体积分数相对应,表明菌株利用糖类的能力较强,发酵彻底。总酸含量可以判定酵母的产酸能力,酸类物质是酒中的主要呈味物质,其含量对酒的色泽和风味具有一定的影响。6 种酒样总酸含量为S4>S3>S2>安琪>S1>帝伯仕,总挥发酸含量为S1>S4>S2>帝伯仕>S3>安琪,说明菌株产酸水平高于商业酵母。
 
  4、发酵酒挥发性香气成分分析
 
  S1发酵酒中共检测出33 种挥发性化合物,其中酯类11 种,醇类9 种,酸类4 种,醛类3 种,酮类3 种,烯萜类2 种,酚类1 种,比安琪酵母发酵酒多10 种(十二酸乙酯、十四酸乙酯、十六酸甲酯、十六酸乙酯、苯乙酮、香叶基丙酮、柠檬烯E、β-柏木烯、2-甲基丁醇、2-乙基己醇),比帝伯仕酵母发酵酒多5 种(乙酸异丁酯、十四酸乙酯、十六酸甲酯、壬醛、癸醛)。
 
  S2发酵酒中共检测出38 种挥发性化合物,为6 种发酵酒中物质种类最多的酒样。其中酯类13 种,醇类10 种,酸类4 种,醛类3 种,酮类2 种,烯萜类4 种,酚类2 种,比安琪酵母发酵酒多15 种(十二酸乙酯、十四酸乙酯、十六酸甲酯、十六酸乙酯、2-甲基丁醇、2-乙基己醇、壬醛、香叶基丙酮等),比帝伯仕酵母发酵酒多10种(乙酸异丁酯、十四酸乙酯、十六酸甲酯、乙酸苯乙酯、柠檬烯E、β-柏木烯、2,6-二叔丁基对甲酚等)。
 
  相对于商业酵母,S3发酵酒中庚酸乙酯、乙酸异丁酯、乙醇、丙醇、正己醇、乙酸含量明显高于商业酵母,尤其是乙醇含量,居6 种酵母发酵酒之首;S4发酵酒中苯乙醇和乙酸含量明显高于商业酵母,其乙酸含量为6 种发酵酒中最高。
 
  5、关键挥发性化合物OAV
 
  结果可知,共有15 种物质OAV大于1,被认为是发酵酒香气的关键组分,其中8 种物质OAV大于10,5 种物质(丁酸乙酯、己酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯)OAV大于100,2 种物质(丁酸乙酯、癸酸乙酯)OAV大于1 000。这些物质被认为是发酵酒中必不可少的香气物质,且其全部为酯类,说明酯类是发酵葡萄酒中的特征香气物质。
 
  6、挥发性化合物主成分相关性分析
 
  结果可知,第1象限中,与S1发酵酒香气物质相关的是癸酸乙酯、苯乙醇、辛酸、癸酸,这些物质的香气描述符合花香、玫瑰香、甜水果香等,与其在S1发酵酒中OAV较高相对应;第2象限中,对S2发酵酒贡献较大化合物有丁酸乙酯、庚酸乙酯等,这些物质具有葡萄、香蕉、樱桃的果香气味,同时在S2发酵酒中具有较高的OAV。以PC1为基准,S1发酵酒明显区别于其他酒样;以PC2为基准,S2明显区别于其他酒样,说明S1和S2发酵酒的香气评价最好。
 
  S1、S2、S3的发酵酒香气评价总体接受性大于商业酵母,其中S3发酵酒的果酱(果糖味)和果树类(香蕉、凤梨等水果味)感官分数均为6 种发酵酒中的最高值,与GC/MS测定结果中S3发酵产生乙酸乙酯(带花香的酒香)和乙醇含量高相对应,同时与前人发现发酵酒风味强度与醇类化合物的种类和质量浓度相关相符合,也与S3发酵酒感官评价分数为最高值相符合。
 
  结 论
 
  从上海崇明、浙江绍兴、山东菏泽、武汉4 个地区的葡萄园土壤中成功分离出4 株酵母菌,通过光学显微镜观察对比,并用26S rDNA D1/D2区域序列比对及构建系统发育树分析,结果表明:S1、S2、S3为酿酒酵母,S4为异常威克汉逊酵母。将4 株酵母对同一种鲜食葡萄醉金香进行发酵,并用市售安琪酵母和帝博仕酵母发酵酒作为对照。对发酵酒的挥发性香气成分使用顶空固相微萃取进行收集,并结合GC-MS联用仪进行分析,共检测到45 种共8 大类香气成分,包括醇类12 种,酯类15 种,烯萜类5 种,醛类5 种,酸类4 种,酮类4 种,酚类2 种。相对于商业酵母发酵酒,S1发酵酒能够产生更高含量的辛酸乙酯、癸酸乙酯、十二酸乙酯,S2发酵酒中癸酸乙酯、苯乙醇、辛酸、癸酸、香叶基丙酮、2,6-二叔丁基对甲酚、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚含量较高,S3发酵酒具有高的乙酸乙酯含量和乙醇含量,S4发酵酒具有更高的乙酸含量。本实验探究了筛选酵母和商业酵母在发酵鲜食葡萄醉金香产香方面的差异,为今后筛选鲜食葡萄发酵酵母的方向作出了展望,也为对鲜食葡萄的基因改良提供了方向。
 
 
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