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氨基甲酸乙酯(Ethyl carbamate,简称EC)是发酵制品中的一种伴随产物,已被证实具有致癌性,由EC引起的发酵制品的安全性问题已引起越来越多的关注。本论文对我国黄酒特别是具有地方特色的广东客家黄酒中EC含量现状进行了调查;系统研究了广东客家黄酒中EC的生成机制;采用碱浸硅藻土去除黄酒中的EC,并研究了其对风味的影响。研究结果为广东客家黄酒中EC的控制提供了理论依据和指导。本论文的研究内容及结果如下:
(1)建立了一种基于SPE-GC/MS(选择离子监控模式,氨基甲酸丙酯为内标物)分析检测黄酒中EC的方法。结果表明:选取二氯甲烷作为洗脱溶剂,其用量为18 mL,萃取时间为10 min时EC的回收率最高。该方法回收率在89.7%~98.1%之间,最低检出限为1.8μg/L。采用该检测方法与国标法(GB5009.223-2014)进行一致性分析,结果表明,二者对黄酒中EC的检测结果无统计学上差别。该方法具有灵敏度高,费用低等优点,适用于黄酒中EC的检测。
(2)对广东地区的黄酒现状进行了分析,发现 EC含量与产地、甜度、存储时间相关。对我国110个黄酒样品中 EC含量进行调查,发现87.3%的黄酒样品EC的含量低于200μg/L,说明我国黄酒总体上是安全的;如果按照日本饮料酒中 EC含量不能超过100μg/L的规定,30%的调查样品中EC含量超过了100μg/L,表明黄酒中的EC问题不容忽视。甜度高的黄酒中EC含量明显高于甜度低的黄酒;广东客家黄酒中EC含量总体上高于江浙黄酒。黄酒中EC含量(y)与存储年份(x)之间具有如下的线性关系:y=35.513x-9.9041,R2=0.9239,这表明黄酒中EC含量与黄酒存储年份具有较强的相关性,随着年份的增长,黄酒中EC也会随之增加。
(3)建立了广东客家黄酒中瓜氨酸的HPLC检测方法。采用OPA为柱前衍生剂,以醋酸钠缓冲液(0.038 mol/L,pH=5.0)为流动相A,乙腈:甲醇:水=5:2:1(V:V:V)为流动相B,DAD检测波长:338 nm。方法的回收率为98.4%~100.8%,精密度良好。采用该方法对酿造过程中EC的前体物质瓜氨酸进行了检测。
(4)揭示了尿素、瓜氨酸和EC在整个酿造过程中的变化规律。广东客家黄酒中EC的前体物质尿素及瓜氨酸主要来自于后发酵过程。EC主要来自煎酒、后发酵及陈酿过程,其含量经过上述三个过程分别增加40.29%、24.88%及19.09%,这三个工艺步骤中EC的生成占其总量的84.26%(以陈酿6个月计)。
(5)揭示了煎酒过程中 EC的来源和反应规律。在广东客家黄酒煎酒过程中, EC的前体物质主要是尿素及瓜氨酸;由尿素转化生成 EC的量约为总量的70.9%~87.5%,由瓜氨酸转化生成EC的量约为总量的12.5%~29.1%。在75℃、85℃、95℃加热条件下,降解的尿素和瓜氨酸中,分别约0.85%~1.20%和0.05%~0.10%转化为EC。结合常用的煎酒工艺条件、黄酒中EC的生成及风味的形成等因素,85℃/20~25 min煎酒条件较为合适。陈酿温度对黄酒中EC含量影响显著,从降低 EC含量的角度考虑,应尽量降低陈酿温度,综合广东客家黄酒中EC的生成及风味的形成等因素,15℃是较为合适的陈酿条件。
(6)优化了硅藻土改性的的工艺条件,筛选了碱浸硅藻土的吸附条件。通过对硅藻土进行碱处理,可提高硅藻土对广东客家黄酒中EC的吸附能力。最优的碱浸硅藻土的加工条件为:温度为50℃,氢氧化钠浓度为10%,处理时间为20min。碱浸硅藻土的投加量及吸附时间对广东客家黄酒中EC的去除率有较大影响。当碱浸硅藻土的投加量为0.8%,吸附时间为40min时, EC的去除率可以达到77.49%,而未经碱浸处理的硅藻土对EC的去除率仅有30.48%。
(7)阐明了碱浸硅藻土的吸附机理。碱浸硅藻土对广东客家黄酒中EC的吸附更符合准二级反应模型,表明该吸附过程速率的控制步骤是EC在硅藻土表面的液膜扩散过程和EC与硅藻土表面官能团发生电子共享与得失的化学吸附过程。碱处理硅藻土对EC的吸附符合Freundlich和Langmuir吸附等温式。热力学研究表明,该过程是吸热过程,属于化学吸附,且是自发进行的。
(8)碱浸硅藻土吸附对广东客家黄酒中的感官指标、常规理化指标、有机酸、氨基酸、低聚糖及多酚等影响较小。电子舌分析表明碱浸硅藻土吸附后,广东客家黄酒的相对酸味、鲜味、苦味略有增加,而甜味略减少,总的来说,滋味接近,差异很小。电子鼻分析结果表明,吸附前后广东客家黄酒气味相近,其中主要挥发性香味物质是乙酸、乙酸乙酯、异丁醇、乳酸乙酯、异戊醇、2-甲基-1-丁醇、苯乙醇、糠醛及丁二酸二乙酯等。总之,吸附前后广东客家黄酒的滋味及香味基本一致,说明该过程对广东客家黄酒的风味不会造成太大影响。
(1)建立了一种基于SPE-GC/MS(选择离子监控模式,氨基甲酸丙酯为内标物)分析检测黄酒中EC的方法。结果表明:选取二氯甲烷作为洗脱溶剂,其用量为18 mL,萃取时间为10 min时EC的回收率最高。该方法回收率在89.7%~98.1%之间,最低检出限为1.8μg/L。采用该检测方法与国标法(GB5009.223-2014)进行一致性分析,结果表明,二者对黄酒中EC的检测结果无统计学上差别。该方法具有灵敏度高,费用低等优点,适用于黄酒中EC的检测。
(2)对广东地区的黄酒现状进行了分析,发现 EC含量与产地、甜度、存储时间相关。对我国110个黄酒样品中 EC含量进行调查,发现87.3%的黄酒样品EC的含量低于200μg/L,说明我国黄酒总体上是安全的;如果按照日本饮料酒中 EC含量不能超过100μg/L的规定,30%的调查样品中EC含量超过了100μg/L,表明黄酒中的EC问题不容忽视。甜度高的黄酒中EC含量明显高于甜度低的黄酒;广东客家黄酒中EC含量总体上高于江浙黄酒。黄酒中EC含量(y)与存储年份(x)之间具有如下的线性关系:y=35.513x-9.9041,R2=0.9239,这表明黄酒中EC含量与黄酒存储年份具有较强的相关性,随着年份的增长,黄酒中EC也会随之增加。
(3)建立了广东客家黄酒中瓜氨酸的HPLC检测方法。采用OPA为柱前衍生剂,以醋酸钠缓冲液(0.038 mol/L,pH=5.0)为流动相A,乙腈:甲醇:水=5:2:1(V:V:V)为流动相B,DAD检测波长:338 nm。方法的回收率为98.4%~100.8%,精密度良好。采用该方法对酿造过程中EC的前体物质瓜氨酸进行了检测。
(4)揭示了尿素、瓜氨酸和EC在整个酿造过程中的变化规律。广东客家黄酒中EC的前体物质尿素及瓜氨酸主要来自于后发酵过程。EC主要来自煎酒、后发酵及陈酿过程,其含量经过上述三个过程分别增加40.29%、24.88%及19.09%,这三个工艺步骤中EC的生成占其总量的84.26%(以陈酿6个月计)。
(5)揭示了煎酒过程中 EC的来源和反应规律。在广东客家黄酒煎酒过程中, EC的前体物质主要是尿素及瓜氨酸;由尿素转化生成 EC的量约为总量的70.9%~87.5%,由瓜氨酸转化生成EC的量约为总量的12.5%~29.1%。在75℃、85℃、95℃加热条件下,降解的尿素和瓜氨酸中,分别约0.85%~1.20%和0.05%~0.10%转化为EC。结合常用的煎酒工艺条件、黄酒中EC的生成及风味的形成等因素,85℃/20~25 min煎酒条件较为合适。陈酿温度对黄酒中EC含量影响显著,从降低 EC含量的角度考虑,应尽量降低陈酿温度,综合广东客家黄酒中EC的生成及风味的形成等因素,15℃是较为合适的陈酿条件。
(6)优化了硅藻土改性的的工艺条件,筛选了碱浸硅藻土的吸附条件。通过对硅藻土进行碱处理,可提高硅藻土对广东客家黄酒中EC的吸附能力。最优的碱浸硅藻土的加工条件为:温度为50℃,氢氧化钠浓度为10%,处理时间为20min。碱浸硅藻土的投加量及吸附时间对广东客家黄酒中EC的去除率有较大影响。当碱浸硅藻土的投加量为0.8%,吸附时间为40min时, EC的去除率可以达到77.49%,而未经碱浸处理的硅藻土对EC的去除率仅有30.48%。
(7)阐明了碱浸硅藻土的吸附机理。碱浸硅藻土对广东客家黄酒中EC的吸附更符合准二级反应模型,表明该吸附过程速率的控制步骤是EC在硅藻土表面的液膜扩散过程和EC与硅藻土表面官能团发生电子共享与得失的化学吸附过程。碱处理硅藻土对EC的吸附符合Freundlich和Langmuir吸附等温式。热力学研究表明,该过程是吸热过程,属于化学吸附,且是自发进行的。
(8)碱浸硅藻土吸附对广东客家黄酒中的感官指标、常规理化指标、有机酸、氨基酸、低聚糖及多酚等影响较小。电子舌分析表明碱浸硅藻土吸附后,广东客家黄酒的相对酸味、鲜味、苦味略有增加,而甜味略减少,总的来说,滋味接近,差异很小。电子鼻分析结果表明,吸附前后广东客家黄酒气味相近,其中主要挥发性香味物质是乙酸、乙酸乙酯、异丁醇、乳酸乙酯、异戊醇、2-甲基-1-丁醇、苯乙醇、糠醛及丁二酸二乙酯等。总之,吸附前后广东客家黄酒的滋味及香味基本一致,说明该过程对广东客家黄酒的风味不会造成太大影响。