富硒酵母粉的制备及在果酒中的应用研究

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硒是人体必需的微量元素,在机体内发挥多种生理功能。富硒酵母作为一种有机硒来源,比无机硒具有更高的生物利用率和安全性,应用前景广阔,但目前关于富硒酵母粉的制备工艺及在果酒应用方面的研究较少。本试验以课题组前期从贵州开阳地区桑葚果园分离得到富硒酿酒酵母SY2为发酵菌种,对其发酵培养基及发酵条件进行优化以提高菌体生物量和硒转化率,并分别利用冷冻干燥和喷雾干燥的方法制备富硒酵母粉,最后将富硒酵母粉应用于桑葚酒的酿造,探究富硒酵母不同接种量对桑葚酒品质的影响,以期为富硒酵母在食品工业中的推广应用及富硒产品的多元化开发提供参考依据。研究的主要结果如下:1.通过单因素试验、显著因子试验及中心组合试验优化得出富硒酵母SY2发酵培养基成分为:糖蜜50.0 g/L,硫酸铵3.0 g/L,磷酸二氢钾1.1 g/L,硫酸镁2.0g/L、盐酸硫胺8.0 mg/L、生物素0.4 mg/L。利用优化后的培养基摇瓶培养富硒酵母,得到富硒酵母菌生物量为7.04 g/L,硒转换率为77.18%,比YPD培养基培养时分别提高了26.9%和19.7%。2.以优化后的培养基进行5L发酵罐发酵,进行发酵工艺优化,得出富硒酵母最适发酵工艺为:pH值5.0,温度30℃,接种量8%,硒添加量30 mg/L,培养周期24 h,此工艺条件下富硒酵母生物量达到9.78 g/L,硒转化率为77.5%。3.在最适发酵工艺基础上,分别进行拟指数补料(比生长速率μ=0.193h-1)与溶氧反馈补料(DO>30%)两种补料方式的对比研究。两种补料方式相比,拟指数补料的生物量、菌体得率、硒转化率比溶氧反馈补料分别低20.5%、19.3%、7.4%;但酵母硒含量比溶氧反馈补料高9.17%,且发酵周期比溶氧反馈补料短,因此拟指数补料方式生产效率更高。与分批发酵相比,拟指数补料与溶氧反馈补料的富硒酵母生物量分别提高了2.12、2.74倍,菌体得率分别提高29.2%,62.6%,硒转化率分别提高6.7%,12.6%。4.分别对富硒酵母的两种干燥方式进行了研究,其中真空冷冻干燥的最佳工艺条件为:冷冻时间为16小时,最佳冻干保护剂为15%脱脂乳粉、5%蔗糖、5%海藻糖,湿菌体与保护剂的混合比例为2:1.5,在此条件下制备得到的冻干粉酵母菌存活率达到86.3%。另一干燥方式喷雾干燥的最佳工艺条件为:进口温度125℃,空气流量600L/h,进样速率300 mL/h,菌体浓度40g/100 mL。筛选出喷雾干燥的最优壁材为10%脱脂乳粉,同时添加2%甘露醇作为保护剂菌体存活率最高。在此条件下制备得到的喷雾干燥菌粉酵母菌存活率达到83.7%,菌粉得率为78.5%。通过分析相关指标可知,两种干燥方式各有优劣,可根据实际需求进行选择。5.以蔗糖溶液为基质,确定富硒酵母粉复水活化最适的蔗糖浓度为10%,最适的复水活化温度为38℃。6.将制备得到的富硒酵母粉应用于桑葚酒的酿造,桑葚酒中的硒含量随着富硒酵母接种量的增大而升高,当富硒酵母接种量为0.06%时,桑葚酒中的硒含量为122.8μg/L,符合相关标准对富硒果酒中硒含量的要求。将商业酵母和富硒酵母按(0.04+0.06)%接种量混合接种发酵酿造桑葚酒,与单独接种富硒酵母相比,所得桑葚酒的乳酸含量升高0.303 g/L,挥发性风味物质中酯类相对含量增大2.37%,醇类相对含量降低6.81%,桑葚酒的香气更加优雅纯正,风味更醇和柔顺,感官评价更高,同时其他指标也达到相关标准要求。
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