可同化氮素對紅棗蒸餾酒中雜醇油生成的影響

以紅棗為原料的酒精飲料是一種傳統(tǒng)的酒精飲料。它有著數(shù)千年的流行歷史，但由于高酒精含量較高，大型工業(yè)化生產(chǎn)有限，生產(chǎn)模式僅限于小型家庭。高級醇是釀酒過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物,對人體有危害,能使神經(jīng)系統(tǒng)充血,使人感覺頭痛,其毒性隨分子量增大而加劇。高級醇在體內(nèi)的氧化速度比乙醇慢,且在人體停留的時間長。而且高級醇也是造成白酒苦味、澀味的原因之一,其含量高低對棗酒的香氣和品質(zhì)有很大影響,也是評價酒品質(zhì)量的重要指標之一。可同化氮素(yeast-assimilablenitrogen,YAN)是指在酒精發(fā)酵中被酵母優(yōu)先利用的氮源,包括銨態(tài)氮、游離α-氨基酸(除脯氨酸外)和小分子多肽?？赏嘏c高級醇的形成密切相關(guān)。Torrea等研究發(fā)現(xiàn),向霞多麗葡萄汁中添加銨和氨基酸,其異丁醇、異戊醇、活性戊醇等所有高級醇隨可同化氮素的含量增加而減少;Losada及Hernandez-Orte研究發(fā)現(xiàn),向葡萄汁中添加銨鹽或氨基酸,異戊醇等含量隨可同化氮素濃度增加而顯著減少。但也有研究表明,葡萄汁中添加支鏈氨基酸亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸反而會增加異戊醇、活性戊醇、異丁醇的含量。國內(nèi)外關(guān)于添加可同化氮素對高級醇的影響研究主要集中于葡萄酒,但在不同產(chǎn)區(qū)、不同品種及不同條件下的研究結(jié)果不一致,而國內(nèi)外關(guān)于可同化氮素的添加對固態(tài)發(fā)酵棗酒中高級醇影響的研究還未見報道。異丁醇、異戊醇、活性戊醇是影響酒類質(zhì)量的主要高級醇,而纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸是細胞合成異丁醇、異戊醇、活性戊醇的前體物質(zhì),對高級醇的形成有關(guān)鍵性的作用,所以研究它們對高級醇形成的影響就顯得尤為重要。本實驗著重研究可同化氮素對高級醇的影響,旨在明確磷酸氫二銨、亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸的添加對棗酒中各高級醇的影響,以期為棗酒的工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)提供理論依據(jù)。1材料和方法1.1試劑標準和標準阜平大棗:2012年4月購自河北省阜平縣;菌種:安琪釀酒耐高溫活性干酵母。試劑:色譜標樣:正丙醇、正丁醇、異丁醇、異戊醇、活性戊醇、無水乙醇。儀器:采用Agilent6820氣相色譜儀;檢測器:FID檢測器,色譜柱:Thermo:TG-35MS(30.0m×0.25mm×0.50μm)。1.2實驗方法1.2.1棗粉碎浸泡試驗路線:紅棗破碎和稻殼混合→接種→發(fā)酵→蒸餾→陳釀→灌裝→檢驗→成品。操作要點:將棗粉碎,加入1∶1的水浸泡過夜。每個發(fā)酵桶分裝3kg并加入500g的稻殼混合均勻,分別加入不同量的磷酸氫二銨、亮氨酸、異亮氨酸或纈氨酸,接種活化好的酵母,密封,于30℃恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵。發(fā)酵結(jié)束后經(jīng)蒸餾得棗酒,用氣相色譜法進行高級醇分析。1.2.2設備進樣、檢測溫度升溫程序:40℃保持2min,然后以5℃/min的升溫速度升至70℃,再以20℃/min的升溫速度升至220℃,保持1min。進樣口溫度:250℃,檢測器溫度:300℃,分流比20∶1,進樣量1μL。用保留時間法定性,外標法定量,平行測定3次。2結(jié)果與分析2.1不同代謝途徑對高級醇的影響對磷酸氫二銨的添加量對高級醇的影響進行分析,結(jié)果見圖1。由圖1可知,隨著磷酸氫二銨添加量的增加,異戊醇的含量逐漸降低,異戊醇和異丁醇含量有所降低,正丙醇變化趨勢不明顯,活性戊醇略有降低之后隨著添加量的增加不再變化。高級醇的形成分為合成代謝途徑和分解代謝途徑。不同代謝途徑對高級醇形成的貢獻程度是不同的,受培養(yǎng)基中可同化氮素的組成和含量水平的影響。高級醇合成代謝途徑易因發(fā)酵過程中氮水平的提高而受到反饋抑制,而異戊醇、活性戊醇和異丁醇3種分支氨基酸的形成中有75%來自于合成代謝途徑。因磷酸氫二銨的加入使得高級醇的合成代謝受到反饋抑制,因此,3種高級醇含量都有所降低。2.2異丁醇和活性戊醇的含量對代謝的影響對亮氨酸的添加量對高級醇的影響進行分析,結(jié)果見圖2。由圖2可知,在亮氨酸添加范圍內(nèi),隨著亮氨酸添加量的增加,異戊醇的含量逐漸增大,之后大幅增加。正丙醇、異丁醇和活性戊醇的含量也隨之變化,但和異戊醇的變化相比還是處于相對穩(wěn)定的水平。隨著可同化氮素濃度的升高,高水平的氨基酸會反饋抑制氨基酸生化合成途徑中酶的活性,從而降低了高級醇在合成途徑的形成量,同時使分解代謝途徑形成的高級醇量增加。亮氨酸的添加促進了高級醇的分解代謝途徑,對其他幾種氨基酸的代謝幾乎沒什么影響。韓濤等研究了亮氨酸對啤酒中高級醇的影響,得出高級醇總量隨著亮氨酸的增加而增大。本試驗結(jié)果與韓濤的研究結(jié)果一致,亮氨酸形成異戊醇的途徑是影響啤酒中高級醇的主要因素之一。2.3異亮氨酸對其他高級醇的影響對異亮氨酸的添加量對高級醇的影響進行分析,結(jié)果見圖3。由圖3可知,活性戊醇的含量在棗酒中相對其他幾種高級醇來說比較低,異亮氨酸的添加對它的影響很大,使得活性戊醇的含量成數(shù)百倍的增長。雖然其他高級醇也有一定程度的增加,但相對來說,異亮氨酸對其他幾種高級醇的影響較小。因此,異亮氨酸的添加促進了異亮氨酸的分解代謝途徑,增大了活性戊醇的含量,異亮氨酸是活性戊醇形成的關(guān)鍵物質(zhì)。2.4未發(fā)酵葡萄汁中異丁醇含量的影響對纈氨酸的添加量對高級醇的影響進行分析,結(jié)果見圖4。由圖4可知,添加纈氨酸后對異丁醇含量的影響最大。隨著纈氨酸添加量的增大異丁醇的含量逐漸增大,而對其他高級醇含量的影響不大,試驗結(jié)果與甄會英等向未發(fā)酵葡萄汁中添加纈氨酸所得結(jié)論一致。纈氨酸的添加促進了纈氨酸的分解代謝途徑,使得纈氨酸轉(zhuǎn)氨脫羧形成了框架結(jié)構(gòu)一致的異丁醇。2.5異亮氨酸、亮氨酸、氨酸、氨酸對高級醇總量的影響對可同化氮素的添加量對高級醇的影響進行分析,結(jié)果見圖5。通過對不同可同化氮素對高級醇總量的觀察,高級醇總量隨著異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸的添加而顯著增加,磷酸氫二銨的添加降低了高級醇總量,異亮氨酸對高級總量的影響最為顯著。幾種氨基酸的添加都增加了高級醇的總量,但程度有所不同,這說明形成不同高級醇的酶的活性不同,另外還與棗酒發(fā)酵的綜合因素有關(guān)。3不同支鏈氨基酸對棗酒高級醇總量的影響結(jié)果表明,磷酸氫二銨的添加反饋抑制了高級醇合成代謝途徑,能夠降低棗酒中異戊醇的含量。阜平大棗中氨基酸含量豐富,可同化氮素濃度處于較高的水平,幾種支鏈氨基酸(亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸)的添加促進了高級醇的分解代謝途徑,增大了相對應的高