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芝麻香型白酒是中国白酒十二大香型之一,其独特的酿造工艺造就了酒体的典型风格。四甲基吡嗪(TTMP)是芝麻香型白酒中重要的风味成分和功能因子,然而关于芝麻香型白酒中TTMP的形成及其相关酿造工艺的研究甚少。本文以安徽芝麻香型白酒典型代表宣酒为研究对象,研究了芝麻香型白酒中TTMP的形成及工艺改进措施、高产TTMP功能菌株的筛选及其功能菌液的制备、功能菌液对芝麻香型白酒原位酿造微生物及产品风味的影响、高产TTMP功能麸曲制备工艺和乙醇-水体系中TTMP对小鼠肝损伤的保护作用,以期初步揭示TTMP的形成机制,并为获得高产TTMP的最佳酿造工艺提供科学依据。(1)GC-MS和HPLC-MS/MS定性、定量分析,确定宣酒芝麻香型白酒中含有较高的TTMP,并以其传统生产工艺为模板,对芝麻香型白酒工业生产过程中TTMP的形成进行研究。结果表明,堆积发酵、固态发酵(酒精发酵)和蒸馏阶段糟醅中均有TTMP的产生;细菌麸曲中含有较高的TTMP;原酒在储存过程中不产生TTMP;高温有利于糟醅中TTMP的形成;适当提高糟醅温度和筛选高产TTMP功能菌生产麸曲是提高芝麻香型白酒中TTMP含量的工艺改进措施。(2)以蛋白酶和TTMP前体乙偶姻(ACT)为双筛选标记,结合高温灭活技术,在芝麻香型白酒高温大曲中筛选到了一株高产TTMP的功能菌株,经生理生化、电镜分析与分子生物学鉴定为解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens XJB-104(以下简称XJB-104)。单因素和正交优化试验得到XJB-104功能菌液发酵工艺:培养基含蔗糖60 g/L、酵母膏25 g/L、(NH4)2HPO4 30 g/L、Na H2PO4 17.5g/L,p H 7.0;接种量8%。双阶段控温发酵工艺验证XJB-104产TTMP的能力,40 h,TTMP产量11.43 g/L。XJB-104固态发酵麸曲培养基,TTMP产量202.54mg/kg,达到已报道出发菌株的较高水平。(3)通过监测发酵过程中关键理化参数的变化、酿造微生物数量和结构的演替、风味物质的变化和终产品感官评价,研究了XJB-104功能菌装配起始发酵菌群对芝麻香型白酒自然发酵和产品品质的影响。结果表明,功能菌液接种后对芝麻香型白酒发酵关键理化参数和酿造微生物多样性的影响不显著;堆积发酵和酒精发酵前期,Bacillus是绝对的优势原核微生物,后期Lactobacillus呈主导优势;接种组起始发酵糟醅Bacillus相对丰度(88.47%)高于空白组(82.14%),且在后续的整个发酵过程中Bacillus的丰度也高于空白组;功能菌XJB-104接种强化后,显著提高了糟醅和原酒中TTMP的含量,分别为1.90 mg/kg和1.39 mg/L,较空白组分别提高了2714.29%和2316.67%,并提高了白酒的感官品质;功能菌XJB-104在自然酿造体系中仍然表现出高产TTMP的优良性状。另外,结合相关性分析对芝麻香型白酒TTMP的形成机制进行了探讨:糟醅中TTMP含量与温度、Bacillus的丰度呈正相关;酿造过程中糟醅TTMP是由微生物(主要是芽孢杆菌)代谢产生,而非美拉德反应,并且高温对其形成有促进作用。(4)通过单因素和BBD响应面优化,得到XJB-104功能麸曲制备工艺:培养基含麸皮700 g,豆粕300 g,Na OH 1.85 g,水1.33 L;接种量8%;发酵时间71 h,麸曲中TTMP含量为607.58 mg/kg,约是初始产量的3倍。尝试丢糟(DGS)作为原料生产功能麸曲,DGS功能麸曲制备工艺:培养基含麸皮700 g,豆粕300g,DGS 367 g,Na OH 11.2 g,水1.2 L;接种量8%;发酵时间3.5 d,TTMP产量1.28×103mg/kg,约是初始产量的6.3倍,为目前报道的最高水平。(5)以DGS为原料,单因素试验对XJB-104产TTMP发酵工艺进行优化、产品纯化,40 h,TTMP产量3.18 g/L,纯化后的TTMP产品用于后续的动物实验。1 L发酵液可获得1.85 g纯化的TTMP产品,纯化得率58.18%;产品纯度>99%,主要杂质是三甲基吡嗪。以小鼠为研究对象,证实乙醇-水体系中的TTMP能够改善肝脏组织病理,并通过适度调节与肝损伤(ALT、AST、AKP和LDH)、抗氧化反应(T-SOD、CAT、MDA和GSH)和炎症应激(NF-κB、TNF-α、IL-1β、IL-6、MCP-1、i NOS和COX-2)有关的生化指标来发挥保肝活性,其作用机制可能与提升肝脏组织抗氧化防御系统和抑制炎症反应有关。