慕萨莱思酿造过程中焦糖香气关键化合物变化规律研究

Mslais is a Uyghur traditional wine in Xinjiang, brewed with a unique technology with sequentially squeezing grape into juice, boiled grape residues and juice, and spontaneous fermentation. However, there is no systematic scientific knowledge for its unique flavor, and there is blindness and randomness to modernize traditional technology. It was reported the development and changes of caramel aroma as the characteristic aroma of Msalaisi in our previous work. In the project , caramel key odor compounds (CKOCs) of Msalais is determined by GC - O - MS analysis and double reconstruction experiments; Based on the big data of CKOCs and the related parameters associated with fermentation of Msalais detected by high-throughput sequencing, GC - MS, HPLC, and so on, every change of CKOCs is carefully checked in the ways of kinds of CKOCs, CKOCs’ concentration, and the ratio of CKOCs’ concentration; Rules of stable, semi-stable CKOCs changes and potential rules of instability CKOCs changes are extracted by comparing the consistency of CKOCs’ changes, data-mining , determining experiments, and kinetic analyses. A universal changing rules of CKOCs associated with processes of Msalais is developed by comprehensively analysis of the above changes and further verified by real CKOCs’ changes happened in traditional workshops and modern plants. Our results will actually explain CKOCs’ changes during Msalais production, lay a solid foundation to further comprehensive research on flavor of Msalais, and provide a scientific reference for the modern improvement of traditional craft.

慕萨莱思为新疆维吾尔民族将地方和田红葡萄通过压榨、取汁、浓缩、自然发酵而成的一种风味独特的民族传统特色饮品。但对其独特风味无系统性科学认知，传统工艺现代化改进中存在盲目性和随意性。在初探焦糖香为慕萨莱思特征香和其定性变化规律基础上，本项目通过GC-O-MS分析和双重组实验确定焦糖香关键化合物（CKOCs）；利用GC-MS、高通量测序等技术初步分析多批次慕萨莱思酿制过程CKOCs及相关参数变化规律，细化各酿制过程CKOCs种类增减、浓度升降、浓度之比增减等变化和量值范围；通过一致性比较、相关成因验证、数据挖掘、动力学分析等，抽提CKOCs稳定和亚稳定性变化规律和不稳定变化的潜在变化规律，并利用实测CKOCs数据进行校正，最终形成慕萨莱思酿造过程理论性CKOCs变化规律，为慕萨莱思生产过程中CKOCs变化解析，慕萨莱思特征风味深入研究，传统工艺现代化科学改进等奠定坚实基础。

慕萨莱思为新疆维吾尔民族将地方和田红葡萄通过压榨、取汁、浓缩，自然发酵而成的一种风味独特的传统特色饮品。由于缺乏对其特征风味系统性科学认知，使得慕萨莱思传统工艺现代化改进中逐渐背离传统慕萨莱思特有风味。分析慕萨莱思酿制过程中香气变化规律，提取潜在特征香气物质；确定慕萨莱思特征香气及其代表性关键化合物；分析自然发酵过程中特征香气优势功能菌；阐明代表性关键香气化合物形成机制。取得的重要结果：.①在葡萄汁浓缩过程中，呋喃类物质大量生成，C6和萜烯类物质明显降低；以醇类、酯类和呋喃类为主的近100种挥发性物质不同程度积累于自然发酵过程。38种潜在香气化合物（OAVmax≥ 0.1），其中既产生于葡萄汁浓缩，又积累于自然发酵过程的香气化合物，有5-甲基糠醛（5MF）和呋喃酮等。.②慕萨莱思香气轮廓表现为浓郁的干果香、果香、果酱香及焦糖香，植物香和花香偏弱。以OAVs≥1或FDs≥4筛选出24关键香气化合物，其中呋喃酮和3-羟基苯丙酸乙酯贡献干果香，5MF和糠醛贡献焦糖香，甲硫醇和苯乙酸乙酯贡献果酱香，酯类贡献果香，萜烯类和β-苯乙醇贡献花香。呋喃酮、5MF和甲硫醇分别为干果香、焦糖香和果酱香的关键化合物，β-苯乙醇为花香和果酱香关键化合物。5MF和呋喃为代表性关键化合物。.③在自然发酵过程中，酿酒酵母、哈萨克斯坦酵母、植物乳杆菌和法拉第乳酸杆菌为产香功能优势菌。酿酒酵母在慕萨莱思特殊酿制过程所产呋喃酮和5MF明显高于哈萨克斯坦酵母菌和乳酸菌。.④在慕萨莱思酿制过程中，呋喃酮多途径形成，包括：非酶褐变（NEB）反应和结合态呋喃酮（BF）酸水解；NEB产物的微生物转化和少量化学转化，BF酶、酸水解，及1,6-二磷酸葡萄糖的生物/化学转化。这些途径积累呋喃酮从高到低次序为：发酵与陈酿过程中NEB产物的微生物转化，BF酶解和酸水解；浓缩过程中NEB反应和BF酸水解。NEB产物的微生物转化是呋喃酮形成的主要途径。.⑤获得本土高产焦糖香气化合物的酿酒酵母菌株若干株，及研制出保留和提升慕萨莱思特征香气的发酵剂和发酵工艺。.本项目探明慕萨莱思酿造过程中特征香气变化规律，为慕萨莱思工业化科学生产指导提供支撑。