苹果醋发酵工艺优化及有机酸、抗氧化成分分析

论文摘要

以甘肃静宁红富士苹果为原料,在引进酵母菌及醋酸菌菌株的基础上,进行单菌种及混合菌株的发酵性能试验,针对综合评价性能较好的菌株及组合进行发酵条件优化及扩大化生产研究。同时采用反相高效液相色谱法检测了各样品中有机酸含量,并分析了苹果醋发酵过程中其特征有机酸的变化趋势。通过检测苹果醋中主要抗氧化成分及含量,以其对DPPH自由基的清除率为评价指标,对苹果醋的抗氧化能力进行了综合分析。研究结果表明:与单菌种发酵相比,多菌种共酵具有更好的发酵能力,将酵母菌株1383与1751以2:1比例混合,可表现出最优的发酵特征,醋酸发酵性能较好的菌种为醋酸杆菌20064。液态深层发酵苹果醋的最优工艺条件为:发酵温度28.12℃,接种量8.20%,种龄14.45h,待酒精发酵结束后接入10%已活化的醋酸菌种子液,于32℃, 200 r/min至发酵结束。与500ml三角瓶发酵相比,对温度、转速、pH、溶氧等指标实行电子监控和记录的15L发酵罐发酵,能较好的反应发酵过程中特征指标的变化。酒精发酵阶段,酵母菌生长快且转化率高,较三角瓶发酵可提前24h达到预期酒精含量,且对糖的转化较彻底。醋酸发酵阶段,其通氧充分,醋酸菌活力旺盛,可在96h内完成发酵,产品总酸(以苹果酸计)含量达55.6g/L。样品中检测出的有机酸主要有:醋酸、琥珀酸、苹果酸、乳酸、柠檬酸、酒石酸及草酸。其中苹果汁中苹果酸和酒石酸含量较高,分别占总有机酸含量的62.9%和26.2%;苹果酒中苹果酸、乳酸、丁二酸含量较高,分别占有机酸含量的40.00%、26.02%和17.45%;而苹果醋中乙酸、乳酸、丁二酸含量分别占总有机酸含量的90.54%、4.69%、和3.58%。苹果醋发酵过程中苹果酸、酒石酸含量逐渐下降,乳酸、乙酸、丁二酸含量有所增加,而草酸、柠檬酸含量则变化不大。苹果醋中总酚、总黄酮、VC含量分别为2.14mg/ml、2.19mg/ml、2.73 mg/100ml,其浓度为200μg/ml DPPH自由基清除率可达92.37%。总酚、总黄酮含量和DPPH自由基清除率之间有较高的相关性,相关系数分别为0.8758、0.8723,因此,可将总酚、总黄酮作为苹果醋抗氧化性能的评价指标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一部分 文献综述
• 1 苹果产业发展现状
• 2 苹果醋产品
• 2.1 苹果醋的保健功能
• 2.1.1 抗疲劳
• 2.1.2 调节血糖、血压
• 2.1.3 延缓衰老、提高机体免疫力
• 2.1.4 抗菌消炎、防治感冒
• 2.1.5 开胃消食、解酒保肝
• 2.1.6 减肥
• 2.2 苹果醋的生产现状
• 2.2.1 国外保健果醋的发展现状
• 2.2.2 我国保健醋的生产状况
• 2.3 苹果醋的开发意义
• 3 苹果醋酿造工艺
• 3.1 发酵状态
• 3.1.1 液体深层发酵
• 3.1.2 固态酿造法
• 3.1.3 液体回流浇淋工艺
• 3.1.4 固定化发酵
• 3.1.5 其它
• 3.2 原料利用
• 3.3 菌种选择
• 3.4 苹果醋的质量标准
• 4 苹果醋中的有机酸
• 5 苹果醋的抗氧化性能
• 第二部分 正文
• 1 前言
• 2 材料与方法
• 2.1 材料与仪器设备
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 培养基
• 2.1.3 主要试剂
• 2.1.4 仪器设备
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 苹果醋酿造
• 2.2.2 苹果醋扩大发酵试验
• 2.2.3 苹果醋理化指标检测
• 2.2.4 数理统计方法
• 3 结果与分析
• 3.1 苹果醋酿造工艺优化
• 3.1.1 菌种筛选
• 3.1.2 酒精发酵工艺条件的优化
• 3.1.3 醋酸发酵工艺参数优化
• 3.2 15L 发酵罐扩大发酵试验结果
• 3.2.1 酒精发酵过程中残糖及酒精度变化
• 3.2.2 醋酸发酵过程中酒精度及总酸变化
• 3.2.3 15L 发酵罐发酵生产苹果醋操作规程（见附录）
• 3.3 苹果醋的特征有机酸含量及变化分析
• 3.3.1 检测条件筛选结果
• 3.3.2 苹果醋中的特征有机酸及含量
• 3.3.3 苹果醋发酵过程中特征有机酸的变化规律
• 3.4 苹果醋的抗氧化性能
• 3.4.1 苹果醋的总酚、总黄酮及Vc 含量
• 3.4.2 苹果醋对DPPH 自由基的清除率
• 3.4.3 不同苹果醋清除DPPH 自由基的EC50 值比较
• 3.4.4 苹果醋抗氧化活性成分含量与DPPH 自由基清除率的关系
• 4. 讨论
• 4.1 苹果醋酿造工艺影响因素
• 4.1.1 菌种对发酵产品质量的影响
• 4.1.2 酒精发酵工艺参数对苹果醋酿造的影响
• 4.1.3 醋酸发酵工艺参数对苹果醋酿造的影响
• 4.2 15L 发酵罐扩大试验与三角瓶发酵试验对比
• 4.3 苹果醋中特征有机酸含量及变化
• 4.4 苹果醋的抗氧化能力
• 5. 结论
• 附录（一）
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介
• 导师简介