啤酒酿造过程中超氧化物歧化酶的研究

论文摘要

超氧化物歧化酶（SOD）能够清除活性氧自由基,减少活性氧自由基氧化作用引起的危害,是一种抗氧化酶。在啤酒酿造过程中,酿造原料中的SOD是否对酿造过程、成品啤酒的风味稳定性产生影响以及产生什么样的影响,相关的研究较少。本文研究了制麦、糖化以及发酵阶段中SOD活性的变化及其对整个酿造过程的影响。本文采用Plackett-Burman多因素实验设计找出了制麦过程中影响成品麦芽SOD活性的主要因素为:浸麦时间、发芽温度和焙焦温度;在此基础上,再采用Box-Behnken实验设计对制麦过程中上述3个因素的水平进一步优化。通过响应面分析和典型性分析得出最佳制麦工艺为:浸麦时间42.2 h、发芽温度16.9℃、焙焦温度82.9℃。验证性实验证明,多元模型方程能够很好的预测实验结果。为了研究麦芽中SOD活性与麦汁还原力（反映麦汁抗氧化力强弱的一个指标）之间的关系,分析了29种成品麦芽的SOD活性以及相应协定麦汁的还原力。又以甘啤-3号麦芽为对象,采用七种恒温糖化工艺考察了糖化温度对SOD和麦汁还原力的影响。表明:不同品种麦芽中SOD的差异比较明显（1205.6 U/g2126.0 U/g）,而且麦芽的SOD活性与协定麦汁的还原力之间存在显著的正相关性（R=0.898,P<0.05）;SOD活性随着糖化温度的升高而逐渐降低,55℃恒温糖化60 min后有53.22 %的酶活残存;当糖化温度升高到65℃时,SOD的活性大幅度下降,30 min后仍有25.45 %的酶活残存;糖化温度为70℃和80℃时SOD下降到极低的活性。麦汁的还原力随着糖化温度的升高而升高,80℃恒温糖化100 min后麦汁的还原力高达3.75 mmol Vc/L。通过响应面分析法找出了有利于获得麦汁的最大还原力的最佳糖化参数,即:蛋白质休止温度为46.9℃、糖化初始pH为5.0、料水比为1:5.5、粉碎度为5.4。为了研究超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）的协同作用对麦汁抗氧化力的影响,以麦芽甘啤-3号和Stirling为对象,先向过滤后的麦汁中分别添加外源的SOD和CAT,然后50℃下保温30 min,以羰基化合物抑制率为衡量指标,找出了SOD和CAT的最适添加量,分别为30 U/g和16 U/g。又将SOD和CAT分别最适的剂量同时添加于糖化初始阶段,与对照相比,制得甘啤-3号和Stirling两种麦汁的TBZ值和反-2-壬烯醛力分别下降了16.2 %、17.2 %和26.7 %、26.3 %,还原力和DPPH自由基清除力分别升高了8.9 %、10.7 %和9.0 %、7.6 %。为了研究外源的SOD和CAT对发酵过程、成品啤酒理化指标以及风味稳定性的影响,在发酵前的冷麦汁中以最适添加量单独或同时添加SOD和CAT。表明:单独添加CAT的啤酒、单独添加SOD的啤酒以及同时添加SOD与CAT的啤酒其抗氧化力均比对照组啤酒高,反-2-壬烯醛含量分别降低了6.7 %、12.2 %和14.4 %,强制老化后,啤酒的总酚含量和抗氧化力均有不同程度地下降,并且三种啤酒的下降程度均低于对照,但单独添加SOD的啤酒以及同时添加SOD与CAT的啤酒表现的更为明显,由此表明,外源SOD、SOD和CAT的协同作用可使啤酒具有更高的抵抗啤酒中酚类物质降低的能力,不同程度地提高啤酒的风味稳定性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 超氧化物歧化酶的简介及催化机理
• 1.1.1 超氧化物歧化酶简介
• 1.1.2 超氧化物歧化酶的催化机理
• 1.2 氧、氧自由基与啤酒风味老化的关系
• 1.2.1 氧在啤酒酿造中的作用
• 1.2.2 啤酒中氧自由基的形成
• 2^.-对啤酒酿造过程的危害'>1.2.3 超氧阴离子自由基O₂^.-对啤酒酿造过程的危害
• 1.2.4 啤酒的老化机制
• 1.3 超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的协同作用对啤酒酿造过程的影响
• 1.3.1 超氧化物歧化酶对啤酒酿造过程的影响
• 1.3.2 过氧化氢酶对啤酒酿造过程的影响
• 1.3.3 其它的抗氧化剂对啤酒酿造的影响
• 1.4 立题背景与意义
• 1.5 课题研究思路、主要内容和目标
• 第二章 制麦过程中大麦SOD 活性的变化及其影响因素的研究
• 2.1 前言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 主要原料
• 2.2.2 主要试剂
• 2.2.3 仪器设备
• 2.2.4 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 SOD 在制麦过程中的变化
• 2.3.2 制麦过程中影响成品麦芽SOD 活性的主要参数的研究
• 2.3.3 Box-Behnken 实验设计进一步优化制麦参数的水平
• 2.3.4 成品麦芽SOD 活性的响应面分析与优化
• 2.3.5 最佳制麦工艺的验证与确定
• 2.3.6 实验设计对麦芽品质的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 麦芽中SOD 活性与麦汁还原力的关系以及糖化参数对它们的影响
• 3.1 前言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 主要原料
• 3.2.2 主要试剂
• 3.2.3 仪器设备
• 3.2.4 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 不同麦芽品种间SOD 活性差异
• 3.3.2 麦芽SOD 活性对协定麦汁还原力的影响
• 3.3.3 糖化温度对SOD 的影响
• 3.3.4 糖化温度对麦汁还原力的影响
• 3.3.5 糖化参数对麦汁还原力的交互影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 糖化过程中SOD 和CAT 提高麦汁抗氧化力的研究
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 主要原料
• 4.2.2 主要试剂
• 4.2.3 仪器设备
• 4.2.4 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 SOD 加酶量以及酶作用时间对麦汁羰基化合物抑制率的影响
• 4.3.2 CAT 加酶量以及酶作用时间对麦汁羰基化合物抑制率的影响
• 4.3.3 SOD 和CAT 对麦汁抗氧化力的影响
• 4.3.4 SOD 和CAT 协同作用对麦汁抗氧化力的影响
• 4.3.5 SOD 和CAT 协同作用对麦汁品质的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 SOD 和CAT 协同作用改善啤酒风味稳定性的初步研究
• 5.1 前言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 主要原料
• 5.2.2 主要试剂
• 5.2.3 仪器设备
• 5.2.4 实验方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 胞内SOD 在发酵过程中的变化
• 5.3.2 外源SOD、CAT 以及两者的协同作用对酵母活力的影响
• 5.3.3 外源SOD、CAT 以及两者的协同作用对发酵液还原力的影响
• 5.3.4 外源SOD、CAT 以及两者的协同作用对外观浓度和双乙酰的影响
• 5.3.5 外源SOD、CAT 以及两者的协同作用对成品啤酒质量的影响
• 5.3.6 外源SOD、CAT 以及两者的协同作用对啤酒抗老化能力的影响
• 5.4 本章小结
• 第六章 主要结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 前景展望
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文清单
• 参考文献