枸杞酒发酵体系中类胡萝卜素降解规律及产香机理研究

Wolfberry wine is developed most quickly in deep-processing industries of wolfberry in Ningxia Autonomous Region, but its aroma quality needs to be improved. Wolfberry is rich in carotenoids. The norisoprenoids produced by carotenoids degradation are important aroma components of wolfberry wine and have important influences on the quality of wolfberry wine. The research on degradation of aroma precursors carotenoids is very important to analyze the source and formation of aroma of wolfberry wine, and it is also important to improve the aroma quality of wolfberry wine. Using the fermentation system of wolfberry wine as research object and based on method of system dynamics, this project is going to build the regression model of carotenoids degradation and various components in the fermentation system, build the correlativity and regression model of carotenoids degradation and initial conditions of fermentation liquid and parameters of fermentation process, find the degradation mechanism of carotenoids and influencing factors, analyze volatile aromatic substances and degradation products by combining GC-MS and method of compound retention index, make objective statistical analysis on the aromatic components of wolfberry wine by methods of principal component analysis and cluster analysis, clarify the mechanism of carotenoids degradation and principles of aroma production, build mathematical evaluation model of aroma quality, evaluate the contribution of degraded aromatic compounds to wolfberry wine, and provide theoretical guidance for improving aroma quality of wolfberry wine.

枸杞酒是宁夏发展最快的枸杞深加工产业，但产品的香气品质还有待提高；枸杞中类胡萝卜素含量丰富，降解产生的降异戊二烯类化合物是果酒的重要香气成分，对酒的品质起到重要作用。研究香味前体物类胡萝卜素降解对分析枸杞酒香气来源、形成及改善枸杞酒香气品质具有重要意义。本研究以枸杞酒发酵体系为研究对象，采用系统动力学方法建立类胡萝卜素降解与发酵中各组分间的回归模型，以及类胡萝卜素降解与发酵液初始条件和发酵过程间的相关关系及回归模型；找到影响类胡萝卜素降解的因素及降解规律；采用GC-MS结合化合物保留指数法（RI）分析法分析挥发性香气物质及降解产物，利用主成分聚类分析法对枸杞酒香气组分进行客观的统计分析，探明类胡萝卜素降解产香机理；建立香气质量评价数学模型，评价降解香气化合物对枸杞酒的贡献，为改善枸杞酒香气品质提供理论指导。

一、研究背景：. 枸杞中类胡萝卜素含量丰富但极不稳定，其降解产生的降异戊二烯类化合物是枸杞酒的重要香气成分。以枸杞酒发酵为研究对象，找到影响类胡萝卜素降解的因素及降解规律；研究其降解产物C9-C15降异戊二烯类化合物对枸杞酒香气品质提高提供理论指导。.二、主要研究内容：.实验研究了枸杞酒在制作中，三大主要类胡萝卜素玉米黄素双棕榈酸酯、β-胡萝卜素、玉米黄素发生降解的影响因素，以及具有香气贡献的降解产物C9-C15降异戊二烯类化合物的种类与含量，分析变化规律及引起变化的主要因素。分别通过预处理环节、发酵环节、微生物环节进行研究，测定每个环节中各条件下对类胡萝卜素降解率，以及相应的降解产物C9-C15降异戊二烯类化合物的结构、种类、含量以及香气特征，评价对酒香气的贡献。并研究分析了微生物自身对枸杞中类胡萝卜能够降解的可能性，实验选择了酿酒酵母菌和非酿酒酵母进行对类胡萝卜素降解实验，以及从枸杞汁中分离得到了能够降解类胡萝卜素的菌株。.三、研究结果.在枸杞汁预处理时，发现三大主要类胡萝卜素都发生了不同程度降解，并测定到19种具有香气的C9-C15降异戊二烯类化合物，β-紫罗兰酮、异佛尔酮、柠檬烯、藏红花醛、香叶基丙酮、二氢-β-紫罗兰酮、β-大马酮、二氢猕猴桃内酯、甲基庚烯酮、β-环柠檬醛、2-庚烯醛、二氢茉莉酮、α-环柠檬醛、异香叶醇、2,5,6-三甲基-4-庚烯-3-酮、2,4-壬二烯醛、3-癸酮、2-壬烯醛、2,2,6-三甲基环烯酮，这些物质具有紫罗兰花香、木香以及蜂蜜等多种香味给枸杞汁增加了特有的香气。.在发酵过程中，选择的5株代表性的酵母菌均不能降解类胡萝卜素，但是产生的代谢产物都使三大主要类胡萝卜素发生降解，并测到了16种具有香气的C9-C15降异戊二烯类化合物。采用不同阶段取样，各阶段的降异戊二烯类化合物处在动态变化中，有增有减，并评价对酒香气的贡献。同时，实验从枸杞汁中获得了7株可降解β-胡萝卜素的细菌均为肠杆菌属。说明细菌在采摘与破碎时参与了一些类胡萝卜素降解活动。.发酵时类胡萝卜素降解的主要原因是代谢产物，同时还伴有光照、氧气、温度影响。酵母菌的发酵能力强，持续发酵时间长，导致发酵液环境变化大，类胡萝卜素降解率高，相应的降解产物和含量也不同。. 通过单因素分析，找到降解类胡萝卜素的不同因素所引起的不同降异戊二烯类化合物，分析其降解规律产香机制。