Fe3O4 NPs在酿酒酵母发酵与白酒发酵中的作用初探

作     者：杨粟平 

作者单位：重庆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：沈才洪

授予年度：2022年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 0836[工学-生物工程] 082203[工学-发酵工程] 0822[工学-轻工技术与工程] 083203[工学-农产品加工及贮藏工程] 

主      题：Fe3O4 纳米材料 酿酒酵母 白酒 橡木 

摘      要：中国白酒作为世界六大蒸馏酒之一,其独特的酿造工艺决定了白酒风味的复杂性和感官风格的鲜明性,白酒酿造过程周期较长且需要多种微生物协同代谢。目前改善白酒发酵过程的方式主要有人工添加酶制剂和复合菌剂,这些方法虽然能一定程度上加快白酒发酵进程,但操作复杂、经济成本较高,并且容易使发酵体系内微生物的群落结构失调。此外,酒作为聚会和宴席的必要消耗品深受人们喜爱,而随着经济全球化发展,消费者对白酒口味的需求越来越多样。因此优化传统白酒发酵工艺,改善白酒品质和丰富白酒口味,显得极其重要。FeO纳米粒子(FeO NPs)的生物相容性和化学稳定性较好,具有类过氧化物酶活性,能提高体系中电子转移速率,因此被广泛用于生物医药、环境修复和微生物发酵领域。至目前,尚无人探索FeO NPs在白酒发酵中的作用。本研究选择并制备了三种不同的FeO NPs,首先将其与酿酒酵母进行共培养液态发酵,探究了FeO NPs对酿酒酵母的生长状态、乙醇耐受性和代谢产物的作用,随后探索了FeO NPs对白酒发酵的挥发性风味物质、感官特征和安全的影响。最后将FeO NPs和橡木一同作为辅料参与白酒发酵,分析了FeO NPs对橡木风味白酒的影响。主要内容如下:(1)制备了Small-FeO(小尺寸FeO NPs)、Big-FeO(大尺寸FeO NPs)和His-FeO(组氨酸修饰的FeO NPs),尺寸分别为约17 nm、337 nm和70 nm。筛选并鉴定了一株酿酒酵母菌。三种FeO NPs分别与酿酒酵母共培养时,均可缩短菌株培养的延滞期,加快发酵进程。在培养基中添加His-FeO和Big-FeO,能有效增强酿酒酵母细胞对乙醇的耐受性,使细胞即使在面临16%(v/v)浓度的乙醇胁迫时,也能保持良好的生长状态。添加His-FeO提升了酿酒酵母的乙醇和乙酸产量。FeO NPs能加快培养基内电子的转移速率,其中His-FeO和Big-FeO能增强酿酒酵母对葡萄糖的氧化分解能力,加快酵母细胞生长。(2)在传统白酒发酵过程中,分别添加三种FeO NPs辅助发酵,均有利于降低酒醅的酸度,提升产醇和产酯的效率,增强酒体的发酵香和粮香。其中,His-FeO利于酒醅中淀粉的水解和消耗,促进白酒发酵过程中酚类化合物的生成;Big-FeO有利于提升白酒发酵过程中酯、酚类化合物在酒体的占比;Small-FeO利于醇、酯类化合物的生成。所得酒样的Fe元素含量远低于国家安全限制标准,不影响酒样安全,同时可为人体补充微量Fe元素。(3)在橡木白酒发酵中,His-FeO和Big-FeO对于产醇和酯类化合物的效果最优、橡木基酒感官评分最好,Small-FeO则利于醛类物质的积累。橡木白酒比传统白酒增加了21种风味物质,分别为7种酯类、10种醛类、2种醇类、2种其他芳香类化合物。橡木酒中酯类物质含量在5-6 g/L之间,达到了国家优级标准;总醛含量在0.1-0.3 g/L范围内,符合白酒标准。橡木作为白酒辅料时,其含量越低,酒中的油哈味和橡木味越淡,转而表现为独特的水果香,对传统白酒的主体风味影响较小且保持了粮香,使酒样层次更丰富、别具风味。