蘋果醋發(fā)酵過程及其動力學(xué)研究.pdf

1、我國蘋果產(chǎn)量居世界之首，產(chǎn)量超過全球總產(chǎn)量的50％，種植面積占世界的1/3左右。據(jù)陜西省果業(yè)管理局統(tǒng)計，2014年陜西省蘋果種植總面積達(dá)到1040萬畝，總產(chǎn)量980萬噸，位居世界第一，產(chǎn)量占中國1/4和世界1/6，是中國乃至世界蘋果大省。蘋果是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民主要經(jīng)濟(jì)來源，但蘋果產(chǎn)業(yè)不容樂觀，蘋果深加工已成為蘋果產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸，目前蘋果消費(fèi)主要以鮮食為主，深加工量占總量的20%左右，而濃縮汁生產(chǎn)占總加工量的90%，濃縮汁出口價值低，已經(jīng)形成了生

2、產(chǎn)過剩、效益下降，果農(nóng)賣果難問題日益嚴(yán)重，極大地挫傷了果農(nóng)的積極性。本研究以蘋果為原料生產(chǎn)釀造蘋果醋，既可以提高農(nóng)產(chǎn)品的附加值，又可以節(jié)約大量糧食，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，發(fā)展前景十分廣闊。
　　本文主要研究內(nèi)容有：（1）蘋果酒發(fā)酵工藝和發(fā)酵動力學(xué)研究?？疾焯O果酒發(fā)酵的主要影響因素，對接種量、營養(yǎng)劑用量、發(fā)酵溫度等主要控制參數(shù)進(jìn)行響應(yīng)面法優(yōu)化，建立菌體生長、產(chǎn)物生成和底物消耗動力學(xué)方程。（2）蘋果醋發(fā)酵工藝研究。對蘋果醋發(fā)酵

3、工藝進(jìn)行響應(yīng)面法優(yōu)化，確立蘋果醋發(fā)酵的適宜工藝參數(shù)，然后，對順序醋酸發(fā)酵和同步發(fā)酵工藝進(jìn)行比較研究，以蘋果醋得率為指標(biāo)，確立適宜蘋果醋發(fā)酵方式。采用Logistic和Leudeking-Piret模型對蘋果醋發(fā)酵過程中菌體生長、產(chǎn)物合成和底物消耗動力學(xué)進(jìn)行研究。（3）蘋果醋發(fā)酵后處理工藝研究。乳酸含量是蘋果醋生產(chǎn)中嚴(yán)格控制的指標(biāo)之一，因此，首先對蘋果醋中乳酸分離工藝條件進(jìn)行研究；其次，對蘋果醋的澄清技術(shù)進(jìn)行研究，篩選出較好的澄清劑及其復(fù)

4、配方案；最后采用響應(yīng)面對澄清工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化。研究得到以下結(jié)論：
　?。?）蘋果酒發(fā)酵的最適營養(yǎng)劑是磷酸氫二銨。蘋果酒適宜發(fā)酵條件是溫度21℃、營養(yǎng)劑添加量0.4g/L、接種量0.07%，在此條件下釀造的蘋果酒酒精度為8.01%（v/v），品質(zhì)優(yōu)良，酒液透亮，具有濃郁的蘋果香味。
　?。?）蘋果酒、蘋果醋發(fā)酵符合Logistic和Leudeking-Piret模型，建立了蘋果醋發(fā)酵過程中菌體生長、產(chǎn)物生成和底物消耗模型，方

5、差分析結(jié)果表明建立的模型均達(dá)到極顯著水平，可以很好的預(yù)測蘋果醋發(fā)酵過程的動態(tài)變化。蘋果酒發(fā)酵過程中酵母生物量、酒精度變化和糖度降低的模型預(yù)測值與實測值數(shù)據(jù)擬合度分別為0.99724、0.98221、0.99076，平均擬合誤差分別為5.04%、1.89%、9.57%，擬合度高。蘋果醋發(fā)酵過程中醋酸菌生物量、醋酸濃度變化和酒精度降低的模型預(yù)測值與實驗實測值數(shù)據(jù)擬合度分別為0.99449、0.96848、0.97393，平均擬合誤差分別為1

6、.78%、5.79%、7.78%。從酵母菌體生長和酒精生成動力學(xué)模型可知，產(chǎn)物酒精的生成和酵母菌體生長并非完全同步，而是具有一定滯后性。
　?。?）蘋果醋發(fā)酵的最適營養(yǎng)劑是玉米漿。蘋果醋適宜發(fā)酵條件是溫度31℃、搖床轉(zhuǎn)速為204r/min、營養(yǎng)劑添加量為11.12mL/L，此條件下釀造的蘋果醋總酸含量達(dá)4.45g/100mL，橙黃透亮，具有淡淡的蘋果香味，品質(zhì)優(yōu)良。在分步發(fā)酵工藝的基礎(chǔ)上研究了在酒精發(fā)酵期間醋酸菌接種時間對產(chǎn)酸量的

7、影響，結(jié)果表明：在蘋果酒發(fā)酵中期接入醋酸菌可以縮短蘋果醋釀造周期，同時可提高產(chǎn)酸量。
　?。?）蘋果醋中乳酸分離研究所得蘋果原醋液的乳酸含量為0.11%，超過蘋果醋飲對蘋果醋中乳酸含量0.05%的要求。用D315型弱堿性陰離子交換樹脂對蘋果醋中乳酸進(jìn)行分離，根據(jù)乳酸和乙酸洗脫峰值次序的不同可以實現(xiàn)對乳酸的良好分離，產(chǎn)品可以達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。實驗表明溫度對樹脂吸附乳酸的影響不顯著，吸附所需平衡時間為340分鐘。
　?。?）通過單因