菊芋酒的加工工藝研究.pdf

1、菊芋(Jerusalem artichoke)，富含菊糖、低聚果糖、氨基酸、維生素等營養(yǎng)素，近年來，以現(xiàn)代新技術(shù)分離精制而成的菊粉、低聚果糖、超高果糖漿等，在國際上已公認(rèn)其具有較高的營養(yǎng)價(jià)值和保健作用。菊芋酒由于其具有營養(yǎng)成分而具有較廣闊的發(fā)展前景。本文主要采用透明圈初篩等方法篩選出一株黑曲霉A18(Aspergilhts niger18)，采用響應(yīng)面分析方法優(yōu)化液體發(fā)酵產(chǎn)得外切菊粉酶，利用外切菊粉酶作用于菊芋提取液制備菊芋提取液；然后

2、響應(yīng)面分析法優(yōu)化黑曲霉發(fā)酵生產(chǎn)菊粉酶的發(fā)酵工藝條件。具體研究實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下： (1)菊粉酶可以催化菊芋中的果聚糖水解為果糖或低聚果糖。本文從菊芋根際周圍土壤中透明圈初步篩選出的25株產(chǎn)菊粉酶的霉菌，通過進(jìn)一步復(fù)篩，篩選出產(chǎn)菊粉酶酶活力較高的3株霉菌，選取產(chǎn)酶活力14.5U/ml的菌株A18進(jìn)行進(jìn)一步研究。經(jīng)過進(jìn)行菌種形態(tài)學(xué)觀察和光學(xué)顯微鏡鑒定，確定霉菌菌株A18(Aspergilhts niger18)為黑曲霉。 (2)經(jīng)

3、單因子試驗(yàn)，篩選確定最佳碳源為菊芋提取液，最佳氮源為蛋白胨和NH4 H2PO4。試驗(yàn)結(jié)果為7.0％菊芋提取液、0.60％蛋白胨、0.5％NH4H2PO4、pH5.5，菌懸液的接種量(2.5×106CFU/mL)為1.0-2.0ml，250ml的三角瓶裝液量為50ml，溫度在28-30℃之間，搖床轉(zhuǎn)速為160r．min-1發(fā)酵培養(yǎng)4d。 (3)經(jīng)響應(yīng)面(RSM)試驗(yàn)分析，按Plackett—Burman設(shè)計(jì)做8個(gè)因素12個(gè)實(shí)驗(yàn)，確

4、定黑曲霉A18產(chǎn)菊粉酶的顯著影響因素為菊芋提取液、蛋白胨、磷酸二氫銨，利用Box—Behnken響應(yīng)面分析法，得到回歸方程：Y1=33.1+0.7875*X1+0.2875*X2+1.425*X3-3.475*X1*X1-0.1*X1*X2+1.625*X1*X3-0.025*X2*X2-0.925*X2*X3-4.5*X3*X3。確定了黑曲霉A18產(chǎn)菊粉酶酶活最高的最佳發(fā)酵條件為：7.8％的菊芋提取液、0.65％的蛋白胨、0.55％的

5、(NH4)H2PO4、初始pH5.5，搖瓶轉(zhuǎn)速160r/min，28℃培養(yǎng)4d。最高酶活達(dá)到34.6U/mL，比優(yōu)化前酶活提高了近50％。 (4)采用上述優(yōu)化的培養(yǎng)基發(fā)酵的培養(yǎng)液，對菊粉酶的酶學(xué)性質(zhì)(粗酶液)進(jìn)行了初步研究，確定菊粉酶的最佳酶解條件為：溫度為55-60℃，底物濃度12％、加酶量9U/g，酶解時(shí)間10h，酶解率達(dá)到89％。 (5)以安琪葡萄酒酵母為研究對象，考察了初始pH、溫度、初始糖度、接種量等多種因素對

6、菊芋酒精發(fā)酵性能的影響，確定了發(fā)酵的條件為pH4.0-5.0、溫度22℃、初始糖度18％、接種量為0.1％。并且對不同濃度菊芋提取液進(jìn)行了發(fā)酵實(shí)驗(yàn)。 (6)酒精發(fā)酵經(jīng)響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)分析，得到回歸方程： Y2=9.641111+0.375101X1+0.379761X2+0.786481X3-0.422529X1X1 0.1X1X2+0.15X1X3-0.316463X2X2+0.05X2X3-0.457884X3X

7、3，可以從公式得出，以菊芋提取液為原料，經(jīng)菊粉酶酶解，葡萄酒酵母細(xì)胞發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的最適發(fā)酵條件為：溫度為22℃，pH5.0，發(fā)酵液糖度為18.8％，發(fā)酵速度適中，酒精轉(zhuǎn)化率最高，在發(fā)酵6d，發(fā)酵醪中乙醇含量達(dá)9.98％。同時(shí)對菊芋酒的酒精度、總糖、pH值、可溶性固形物、總酸進(jìn)行測定。測定結(jié)果分別為：酒精度為10.63 ml/100mL，總糖含量為0．83g/100mL，pH5.0，總酸含量為0.8g/100mL，可溶性固形物含量為2.6