（农产品加工及贮藏工程专业论文）植物乳杆菌R23在枇杷酒中MLF作用的研究.pdf

c l a s s i f i c a t i o nn o ：t s 2 6 2 7 c o n f i d e n t i a l i t y ： l i l ll l ii ii l li ii i i iiil y 17 4 8 4 4 4 u n i v e r s i t yc o d e ：1 0 3 8 9 s t u d e n tn o ：1 0 7 1 2 1 4 d i s s e r t a t i o nf o rm a s t e r sd e g r e eo f f u j i a na g r i c u l t u r ea n df o r e s t r yu n i v e r s i t y s t u d i e so nt h em a l o l a c t i cf e r m e n t a t i o no fl a c t o b a c i l l u s c a t e g o r y ： d i s c i p l i n e ： s p e c i a l i t y ： p l a n t a r u mr 2 3i nl o q u a tw i n e a g r o n o m y s c i e n c e f o o ds c i e n c ea n de n g i n e e r i n g a g r i c u l t u r a lp r o d u c tp r o c e s s i n ga n ds t o r a g e r e s e a r c hd i r e c t i o n ： f e r m e n t a t i o ne n g i n e e r i n g d o c t o r a t ec a n d i d a t e ： z h a n g - c h e n gl i a n g s u p e r v i s o r ： r e s e a r c h e rl vf e n g r e s e a r c h e r z h i g a n gh e s u b m i t t e dd a t e ： a p r i l ，2 0 10 独创性声明 本人声明，所呈交的学位( 毕业) 论文，是本人在指导教师的指导下独立完成的 研究成果，并且是自己撰写的。尽我所知，除了文中作了标注和致谢中已作了答谢的 地方外，论文中不包含其他人发表或撰写过的研究成果。与我一同对本研究做出贡献 的同志，都在论文中作了明确的说明并表示了谢意，如被查有侵犯他人知识产权的行 为，由本人承担应有的责任。 学位( 毕业) 论文作者亲笔签名：粱磷反日期：功厂口l j - 论文使用授权的说明 本人完全了解福建农林大学有关保留、使用学位( 毕业) 论文的规定，即学校有 权送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容， 可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 保密，在年后解密可适用本授权书。 口 不保密，本论文属于不保密。 口 学位( 毕业) 论文作者亲笔签名：魏毒 指导教师亲笔签名： 日期：力口乃6 , i s - e tg q ：口f0 多2 目录 摘要i a b s t r a c t i l l 第l 章引言l l 乳酸菌的苹果酸一乳酸发酵( m l f ) 及其在枇杷酒中应用的研究意义1 2 苹果酸一乳酸酶( m l e ) 的研究进展2 2 1m l e 的产酶特性- 2 2 2m l e 提取条件及其活力测定方法的研究进展3 3 国内外乳酸菌m l f 的研究进展3 3 1m l f 优良菌株的筛选3 3 2 影响乳酸菌及其m l f 作用的主要因素4 3 3m l f 生化反应机理5 3 4 固定化技术在m l f 中的应用6 3 5 构建果酒中高效降解苹果酸的工程菌7 4m l f 对果酒感官品质的影响7 4 1m l f 对果酒颜色的影响7 4 2m l f 对果酒滋味的影响8 4 3m l f 对果酒香气的影响8 4 4m l f 对果酒风味变化的影响。8 4 5 果酒感官评价方法的研究进展8 5 本研究内容与目的9 6 本研究创新点9 第2 章植物乳杆菌r 2 3 生长特性及其培养基配方优化的研究1 1 1 材料与方法：l l 1 1 材料与试剂l l 1 2 主要仪器设备12 1 3 研究内容与方法1 2 1 4 数据分析1 4 2 结果和分析1 4 2 1 植物乳杆菌r 2 3 的形态学特征1 4 2 2 植物乳杆菌r 2 3 牛理牛化特性16 2 3 植物乳杆菌r 2 3 的菌种最佳收获期的确定。1 7 2 4 植物乳杆菌r 2 3 培养基配方的初选。1 8 2 5 植物乳杆菌r 2 3 培养基配方的优化。1 9 2 6l h l 6 培养基促进植物乳杆菌r 2 3 的增殖效果2 1 2 7 植物乳杆菌r 2 3 的适宜生长条件2 l 3 小结与讨论21 第3 章环境因素对植物乳杆菌r 2 3 生长和m l f 的影响2 3 1 材料与方法2 3 1 1 材料与试剂2 3 1 2 主要仪器设备2 3 1 3 试验内容与方法2 4 1 4 测定方法2 5 2 结果与分析：2 5 2 1 植物乳杆菌r 2 3 在枇杷酒中的生长曲线2 5 2 2 接种量及供厌氧条件对植物乳杆菌r 2 3 生长及m l f 降酸效果的影响2 6 2 3 不同硫浓度对植物乳杆菌r 2 3 生长和m l f 降酸效果的影响2 8 2 4 不同酒精度对植物乳杆菌r 2 3 生长和m l f 降酸效果的影响3 0 2 5p h 对植物乳酸菌r 2 3 生长和m l f 降酸效果的影响3 l 2 6 发酵温度对植物乳杆菌r 2 3 生长和m l f 降酸效果的影响3 2 3 小结与讨论3 2 第4 章枇杷酒m l f 降酸动力学研究3 4 l 材料与方法3 4 1 1 材料3 4 1 2 主要仪器设备3 4 1 3 测定方法3 4 1 4 试验方法与内容3 5 1 5 数据分析3 6 2 结果与分析3 6 2 1 枇杷酒m l f 降酸动力学方程的建立3 6 2 2 各影响因素的主次效应分析3 9 2 3 单因素作用分析3 9 2 4 各因素的交互作用对枇杷酒m l f 完成率与挥发酸增加量影响分析4 0 2 5 数学模型的验证4 2 3 小结与讨论4 3 第5 章m l f 作用对枇杷酒感官品质的影响4 5 l 材料与方法4 5 1 1 材料与试剂4 5 1 2 主要仪器设备4 5 1 3 试验方法与内容4 5 1 4 测定方法4 6 2 结果与分析4 8 2 1m l f 对枇杷酒乇要感官指标的影响4 8 2 2m l f 对枇杷酒挥发性成分的影响4 9 2 3m l f 对枇杷酒柔和指数的影响4 9 2 4m l f 对枇杷酒中双乙酰含量的影响5 0 3 小结。5 0 主要结论5 2 参考文献5 4 攻读硕士学位期间发表的论文清单6 l 墅5 【谢6 2 i l 捅要 苹果酸一乳酸发酵( m a l o l a c t i cf e r m e n t a t i o n ，m l f ) 是指采用具有m l f 能力的乳 酸菌进行生物降酸，把刺激性强的l 苹果酸转化成l 一乳酸并释放出c 0 2 的过程。该 过程可有效降低枇杷果酒的酸涩和粗糙感，使之柔和、圆润，改善其风味；提高枇杷 果酒的感官品质和生物稳定性，是优质枇杷果酒酿造中重要的二次发酵过程。 本文通过探讨m l f 植物乳杆菌r 2 3 的生长特性和营养需求，筛选并优化适合其 生长的培养基组分；并以解放钟全汁枇杷酒为原料，研究了植物乳杆菌r 2 3 在枇杷酒 中的m l f 降酸动力学；同时分析、比较了经过m l f 的和不经过m l f 作用的枇杷酒 风味成分的变化，探讨枇杷酒m l f 过程中不良风味的产生途径，为酿造高品质的枇 杷果酒提供加工基础理论依据和技术支持。主要研究结果如下： ( 1 ) 植物乳杆菌r 2 3 生长特性及其培养基配方优化的研究 植物乳杆菌r 2 3 属革兰氏阳性菌，兼性厌氧，最适生长温度为3 0 c ，最适p h 为 6 0 。本研究优化获得的适合植物乳杆菌r 2 3 生长的无m n 2 + 培养基l h l 6 配方为：番 茄汁1 0 0 m l ，酵母膏7 4 9 ，牛肉膏1 0 9 ，葡萄糖3 0 9 ，硫酸镁0 3 6 9 ，苹果酸钠2 0 9 ， 吐温1 9 ，胰蛋白胨1 5 9 ，柠檬酸铵2 9 ，加水补足l l ，p h 调为6 0 0 2 。采用该培养 基，在2 5 恒温下培养植物乳杆菌r 2 32 4 h ，菌量可达3 4 0 1 0 9c f u m l ，是无 m n 2 + m r s 培养基的两倍。 ( 2 ) 枇杷酒环境因素对植物乳杆菌r 2 3 生长和m l f 的影响 植物乳杆菌r 2 3 在枇杷酒中菌体生物量总体呈下降趋势，适宜的发酵温度、p h 、 厌氧条件有利于提高r 2 3 菌体在枇杷酒中的存活率和m l f 降酸效果；而酒精、8 0 2 的浓度则与之呈负相关关系。接种量为1 0 8 c f u m l 时，在总二氧化硫_ _ 7 0 m g l ，酒度 s 1 2 7 ( v v ) 时，可彻底m l f ；p h 值s 3 3 时，m l f 无法完成。 ( 3 ) 枇杷酒m l f 降酸动力学研究 采用4 因子二次正交旋转组合设计，以m l f 完成率( y 1 ) 和挥发酸增加量( y 2 ) 为指标，探讨了植物乳杆菌r 2 3 接种量蜀、枇杷酒的酒精度置、枇杷酒的总硫浓度 为、发酵温度五对枇杷酒m l f 降酸作用的影响规律。试验结果表明，影响枇杷酒中 植物乳杆菌r 2 3 进行m l f 作用的主次因素为：植物乳杆菌r 2 3 接种量 枇杷酒的总 硫浓度 发酵温度 枇杷酒的酒精度；建立的枇杷酒m l f 降酸动力学模型为： k = 8 3 5 1 6 7 + 9 4 2 0 8 x i - 1 8 7 0 8 x 2 - 2 4 8 7 5 x 3 + 1 9 4 5 8 x 4 ， y 2 = 0 0 5 9 17 + 0 0 2l l 瓯+ o 0l12 9 ) ( 4 + 0 0 0 6 9 4 x l x 2 两回归方程具有较高的拟合度( p t h et o t a ls u l f u rd i o x i d ec o n c e n t r a t i o ni nl o q u a tw i n e t h e f e r m e n t a lt e m p e r a t u r e t h ea l c o h o ld e g r e ei nl o q u a tw i n e t h ek i n e t i c sm o d e lo ft h e m a l o l a c t i cf e r m e n t a t i o ni nl o q u a tw i n ew a se s t a b l i s h e d ： k = 8 3 5 1 6 7 + 9 4 2 0 8 ) ( 1 - 1 8 7 0 8 ) ( 2 2 4 8 7 5 ) ( 3 + 1 9 4 5 8 x 4 ， y 2 = o 0 5 917 + 0 0 2 1 12 x 1 + o 01 12 9 x 4 + 0 0 0 6 9 4 弼恐 t h e r ew a sg o o d n e s so f f i tf o rt h et w oa b o v er e g r e s s i o ne q u a t i o n s ( p 沿 。 4 6 5 4 6 4 5 5 璐豇 4 5 茸 4 4 5 4 4 4 3 5 olz34 时间d 图3 - 41 07 接种时供厌氧条件对枇杷酒蛐j 降酸效果的影响 f i 9 3 - 4e f f e c t so fo x y g e ns u p p l yc o n d i t i o no ra n a e r o b i cc o n d i t i o no n m l fo f t h ei o q u a tw i n ei n o c u l a t e dw i t h1 0 7c f u m l + 无氧，菌体密度对数值 一骨氧，菌体密度对数值 - 1 卜无氧，总滴定酸- 卜有氧，总滴定酸 福建农林大学硕士学位论文植物乳杆菌r 2 3 在枇杷酒中m l f 作用的研究 表3 2 接种量及供厌氧条件对及m l f 降酸效果的影响 t a b 3 - 2e f f e c t so fo x y g e ns u p p i yc o n d i t i o no ra n a e r o b i cc o n d i t i o na n d i n o c u l a t i o na m o u n to nm l fo ft h ei o q u a tw i n ei n o c u l a t e dw i t h1 0 7c f u m l 4d 层析情 1 d 层析情况2 d 层析情况 3d 层析情况 处起始菌量 供氧况 理c f u m l 1 情况 苹果乳苹果乳苹果苹果乳 乳酸 酸酸酸酸酸酸酸 注：搿+ 一表示有；。一一表示无。 试验进一步说明了厌氧条件能提高植物乳杆菌r 2 3 的抗逆性、细胞的存活能 力和m l f 能力。植物乳杆菌r 2 3 在枇杷酒中二次发酵降酸，同一接种量，厌氧条 件的存活率高，降酸效果好。所以后续的试验均采用厌氧发酵的方式进行。试验 结果还表明，接种量高的酒样降酸速率大，接种量低的酒样细胞存活率高；但当 菌量太低时，不再有苹果酸乳酸发酵能力，这与张军翔3 7 1 、张春晖【蚓等人的研 究结果一致。 2 3 不同硫浓度对植物乳杆菌r 2 3 生长和m l f 降酸效果的影响 表3 - 3 总硫浓度对枇杷酒m l f 降酸的影响 壁垒：兰童垦墅! ! ! 竺兰墨q ! ! 竺望堡坚! ! 兰! ! 竺罂竺竺丛生! 竺! ! 塾兰1 2 旦竺兰! ! ! 竺竺 处总硫浓度 理 n a g u 1 1d 层析情况 2 d 层析情况 3d 层析情况 4d 层析情况 苹果乳苹果乳苹果乳苹果乳 酸酸酸酸酸酸酸酸 注：“+ 一表示有，。一一表示无。 2 8 福建农林大学硕士学位论文 植物乳杆菌r 2 3 在枇杷酒中m l f 作用的研究 枇杷酒发酵过程中添) j d s 0 2 其主要作用是为了防止果酒的褐变以及避免枇 杷酒受其它微生物的污染，但二氧化硫含量对m l f 有抑制作用l 。由图3 5 、3 - 6 、 表3 3 可知，当枇杷酒样中总硫浓度为3 0 m g l 、5 0 t o g a , 时，植物乳杆菌r 2 3 在发 酵4 d 后菌体存活率仍有1 1 4 和3 6 ，总酸分别在2 d 和3 d 时下降到最低水平 3 6 3 9 l ；总硫浓度为7 0 m g l 时，发酵4 d 后菌体存活率只剩0 0 1 8 ，总酸在4 d 时 才降到最低水平3 6 3 9 e l ；而总硫浓度为9 0 m g l 、11 0 m g l 时，菌体生物量迅速死 亡，总酸均无法完全降完，最低总酸分别为4 3 6 9 l 和4 5 0 9 l 。试验结果表明， s 0 2 的添加对植物乳杆菌r 2 3 的生长有明显的抑制作用，总硫浓度越低越有利于 植物乳杆菌r 2 3 的生长，其完成m l f 的时间也越快。当总硫浓度超过9 0 m g l 时， 接种量为l 1 0 8 c f u m l 的枇杷果酒m l f 无法顺利完成。在实际生产中，应控制总 硫浓度在7 0 m g l 左右，这样既可以防止酒体氧化、避免其他微生物的污染，又 可以让m l f j i 页利完成。 8 捌7 籁7 扫 鹊6 梅6 教5 祖5 4 5 毹4 2 鼻u 笔3 9 3 6 + 总硫浓度 3 0 m g l + 总硫浓度 5 0 m g l 十总硫浓度 7 0 m g l - 一总硫浓度 9 0 m g l o1234 时间( d ) + 总硫浓度 3 0 m g l + 总硫浓度 5 0 m g l 十总硫浓度 7 0 m g l _ 一总硫浓度 9 0 m g l _ x 一总硫浓度 1 1 0 m g l 图3 6 总硫浓度对枇杷酒m l f 降酸效果的影响 f i g 3 - 6e f f e c t so f s o zc o n c e n t r a t i o no nm a l o l a c t i cf e r m e n t a t i o ni n i o q u a tw i n e 福建农林大学硕士学位论文植物乳杆菌r 2 3 在枇杷酒中m l f 作用的研究 2 4 不同酒精度对植物乳杆菌r 2 3 生长和m l f 降酸效果的影响 枇杷果酒的酒精度一般在1 0 0 o 1 3 范围内。如图3 7 、表3 - 4 所示，当酒精度 为9 7 和1 0 7 时，在发酵3 d 后植物乳杆菌1 7 , 2 3 菌体存活率为3 1 8 和1 1 6 ，总 酸在2 d 内就已降至最低水平3 6 3 9 l ；当酒精度为1 1 7 时，在发酵3 d 后植物乳杆 菌r 2 3 菌体存活率为4 0 ，总酸在3 d 时降至最低水平3 6 3 9 l ；当酒精度为1 2 7 时，发酵3 d 后植物乳杆菌r 2 3 菌体存活率只剩1 0 ，总酸在4 d 时降至最低水平3 6 3 g l 。结果表明，酒精度对植物乳杆菌r 2 3 生长具有明显的抑制作用，酒精度越高， 植物乳杆菌r 2 3 存活率越低，m l f 速度也越缓慢。在本试验条件下，酒精度 9 7 1 2 7 范围内，枇杷酒m l f 作用均可在4 d 内完成。 9 翼8 囊三 羞5 4 01234 时i u j d 叫 - 酒精度9 7 h , t 菌景的变化 十酒精度1 0 7 u , t 菌譬的变化 1 卜酒精度1 1 7 时菌殴的变化 - 一酒精度1 2 7 时菌是的变化 图3 - 7 酒精度对枇杷酒ml f 作用的影响 f i f ，3 - 7e f f e c t so f a l c o h o ld e g r e eo nm l fo ft h e | o q u a tw i n e a 密 铡 撰 蹈 表3 - 4 酒精度对对枇杷酒m l f 降酸结果的影响 t a b 3 4e f f e c t so fa l c o h o id e g r e eo nm l fo ft h ei o q u a tw i n e 处理 酒精l d 层析情况2 d 层析隋况3d 层析情况4d 层析情况 度苹果酸乳酸 苹果酸 乳酸苹果酸 乳酸 苹果酸乳酸 注：。+ 一表示有7 。一詹表示无。 福建农林大学硕士学位论文植物乳杆菌r 2 3 在枇杷酒中m l f 作用的研究 2 5p h 对植物乳酸菌r 2 3 生长和m l f 降酸效果的影响 靛 萋嚣 翘 图3 - 8p 脚时枇杷酒m l f 作用的影响 f i g 3 8e f f e c t so fp ho i lm l f o f t h ei o q u a tw i n e 表3 5p h 对枇杷酒m l f 降酸结果的影响 8 7 6 5 4 3 。 谣 俐d 螟p 增 ld 层析情况 2 d 层析情况 3d 层析情况 4d 层析情况 处理p h 一 苹果酸乳酸苹果酸乳酸苹果酸乳酸苹果酸乳酸 注：搿+ 一表示有；。一一表示无 植物乳杆菌r 2 3 的最适生长p h 为5 5 6 0 ，但是枇杷酒样品的p h 变化范围一般 是3 2 4 o ，如此低的p h 对乳酸菌的生长有很大的影响。图3 8 、表3 5 显示，发酵 3 d 后，p h 3 9 的枇杷酒酒样菌体存活率达4 7 ，总酸在2 d 时下降到最低水平；p h 3 6 的枇杷酒酒样在发酵3 d 时的菌体存活率仅为4 ，总酸在3 d 才下降到最低水平； p h 3 3 的枇杷酒酒样植物乳杆菌r 2 3 在3 d 时已全部死亡，总酸仅能下降0 1 班，l d 后就不再下降。试验结果表明，枇杷酒p h 越高，越有利于植物乳杆菌r 2 3 的生长 与m l f 的进行；当p h 低于3 3 时，m l f 作用难以顺利完成。该结论与栾兴社等m 】 的研究结果一致。因此，为了顺利完成枇杷酒的m l f 生物降酸，应适当调节枇杷 酒初始的p h 在3 3 以上。 福建农林大学硕士学位论文植物乳杆菌r 2 3 在枇杷酒中m l f 作用的研究 2 6 发酵温度对植物乳杆菌1 1 2 3 生长和m l f 降酸效果的影响 籁 7 靛 7 萋蝈 掘7 ， 7 - 一1 6 下菌帚的变化- 2 0 下菌最的变化+ 2 4 下菌最的变化 十1 6 下总酸的变化一一2 0 下总酸的变化_ 十一2 4 下总酸的变化 图3 9 发酵温度对枇杷酒m l f 作用的影响 r i g 3 - 9e f f e c t so ff e r m e n t a t i o nt e m p e r a t ur eo nm l f o ft h ei o q u a tw i n e 表3 _ 6 发酵温度对对枇杷酒m l f 降酸结果的影响 d p 甾 侧 溪 蹈 1 d 层析情况2 d 层析隋况 3d 层析情况4d 层析情况 处理温度 苹果酸乳酸苹果酸乳酸苹果酸乳酸苹果酸乳酸 注：搿+ 一表示有：搿一一表示无。 在发酵过程中，m l f 随着发酵温度的升高进程加快，同时果酒中的挥发酸含 量也随之增大【3 7 彤】，所以果酒的m l f 降酸一般在低温环境中进行。从第二章2 7 可知，植物乳杆菌r 2 3 的最适生长温度为3 0 ，所以低温环境对乳酸菌m l f 作用 会产生一定的抑制作用。图3 9 、表3 6 显示，将枇杷酒置于1 6 下进行m l f ，发 酵4 d 后物乳杆菌r 2 3 菌体存活率仍有6 5 o ，总酸在3 d 降到最低水平3 6 3 9 l ；在 2 0 下进行m l f ，发酵4 d 后菌体存活率为4 5 3 ，总酸也在3 d 内降到最低水平 3 6 3 9 l ；在2 4 c 下进行m l f ，总酸降到最低水平3 6 3 9 l 只需要2 d ，但发酵4 d 后 菌体存活率仅为1 9 5 。试验结果提示：发酵温度与植物乳杆菌r 2 3 的m l f 作用 呈正相关关系，但与菌体存活率呈负相关关系。在本试验条件下，1 6 2 4 范围 内，枇杷酒m l f 作用均可在3 d 内顺利完成。 3 小结与讨论 3 1 乳酸菌属于化能异养型微生物，缺乏对许多有机物的合成能力，其能否在 特定环境下生长，很大程度取决于营养物质的供给情况。其在l h l 6 的培养基中， 可在总硫达1 2 0 m g l 或在酒精度达1 3 ( v v ) 的条件下维持生长。但在枇杷酒 3 2 福建农林大学硕士学位论文植物乳杆菌r 2 3 在枇杷酒中m l f 作用的研究 中，由于酒体环境中缺乏乳酸菌生长的营养素，同时受到二氧化硫和酒精等的综 合抑制效应，植物乳杆菌r 2 3 在枇杷果酒中死亡率始终大于增殖率，菌体生物 量始终呈下降趋势，其下降的速率与酒体中的总二氧化硫浓度、酒度、接种量和 发酵温度呈正相关，与p h 值及酒体中苹果酸的量呈负相关。此外，厌氧条件可 以提高植物乳杆菌r 2 3 对s 0 2 及酒精的耐受能力和抗逆性，提高其在酒体环境 中的存活率，加快m l f 速率。不同菌株的抗逆能力存在差异，植物乳杆菌r 2 3 具有良好的抗逆性，接种量为1 0 8 c f u m l 时，在总二氧化硫 f o oj ( 1 4 ，回归呈极显著；而失拟, 2 1 ) - - - 3 0 7 f l f = 2 1 0 0 8 3 7 f 0 0 1 ( 1 4 , 2 1 ) - - 3 0 7 ，回归极显著；失拟 f l f - 2 1 2 4 9 4 4 发酵温度 x 4 枇杷酒的酒精度施，说明在选定的4 个因素中，对枇杷酒m l f 完成率影响 最大的是植物乳杆菌r 2 3 接种量，其次是枇杷酒的总硫浓度、发酵温度，最后 为枇杷酒的酒精度。而影响枇杷酒m l f 挥发酸增加的主次因素效应为植物乳杆 菌r 2 3 接种量x l 发酵温度五，说明在选定的4 个因素中，对挥发酸增加影响 最大的是植物乳杆菌r 2 3 接种量，其次是发酵温度，而枇杷酒的酒精度弼和总 硫浓度墨对其影响不显著。 2 3 单因素作用分析 ( a ) f 而 i 廿x 2l l 士x 3i i 一- x 4i i - j o 1 o 0 8 o 0 6 ， 0 0 4 o 0 2 o 一2 1 1 - 000 11 2 水平编码值 ( b ) f 司 l 廿x 2l i x si i - 一x 4i 图4 - 1 单因素影响规律 f i g 4 一le f f e c tr e g u l a r i t yo fs i n g l ef a c t o r 对上述方程降维处理，将四因子中的三个分别固定在零水平，得到以其中1 个因子为决策变量的偏子回归模型，绘出的单因素动态分析曲线见图4 - l 。图4 一l ( a ) 曲线显示，植物乳杆菌r 2 3 接种量蜀、发酵温度局与m l f 完成率k 呈线 性正相关关系；枇杷酒的酒精度岛、枇杷酒的总硫浓度局与m l f 完成率h 线 性为负相关关系。图4 1 ( b ) 曲线表明植物乳杆菌r 2 3 接种量蜀、发酵温度五 与挥发酸增加量玛线性正相关，枇杷酒的酒精度恐、枇杷酒的总硫浓度局则与 挥发酸增加量圪没有明显相关性。可见枇杷酒的酒精度和总硫浓度对枇杷酒 m l f 的进行有抑制作用，但与挥发酸的增加关系不大；适当提高植物乳杆菌r 2 3 3 9 福建农林大学硕士学位论文 植物乳杆菌r 2 3 在枇杷酒中m l f 作用的研究 接种量与发酵温度对枇杷酒的m l f 降酸作用的完成是有利的，但相应随之产生 的挥发酸也多。本研究认为这主要是因为在m l f 过程中，由于乳酸菌的活动， 始终都会生成部分醋酸，所以接种量越大，m l f 过程中产生的挥发酸含量也越 高；温度越高，r 2 3 菌活力越旺盛，其自身的生长代谢产生乙酸就越多，故挥发 酸产生量也越大。 2 4 各因素的交互作用对枇杷酒m l f 完成率与挥发酸增加量影响分析 固定上述方程中的两个因素为零水平，可以绘出其余两影响因素的交互作用 对试验指标影响的响应面曲面分析图和等高线分析图。响应面曲面分析图是特定 的响应值对应自变量构成的一个三维空间图，可以直观地反映各自变量对响应变 量的影响。如果一个响应曲面坡度相对平缓，表明响应值可以忍受处理条件的变 异，而不影响到响应值的大小；相反，如果一个响应曲面坡度非常的陡峭，表明 响应值对于处理条件的改变非常敏感。等高线图表示在同一椭圆型的区域里面， 响应值是相同的。在椭圆形区域中心，响应值最高，由中心向边缘逐渐减少。图 中椭圆排列越密集，说明因素变化对响应值影响越大。同时等高线的形状可反映 出交互效应的强弱大小，椭圆形表示两因素交互作用显著；而圆形则与之相反， 此时两因素交互作用可忽蚪9 5 母7 】。 由图4 - 2 ( b ) 、图4 3 ( b ) 、图4 4 ( b ) 、图4 - 5 ( b ) 可以看出，植物乳杆菌r 2 3 接 种量蜀与发酵温度五，枇杷酒的酒精度咒与枇杷酒的总硫浓度玛之间的交互 作用对m l f 完成率h 的影响显著；而枇杷酒的酒精度局与发酵温度五，枇杷 酒的总硫浓度玛与发酵温度蜀之间的交互作用对m l f 完成率h 的影响不显著。 图4 2 ( a ) 、图4 - 3 ( a ) 显示，植物乳杆菌r 2 3 接种量蜀与发酵温度五的交互作用 对m l f 完成率k 的影响呈正交互作用，接种量越大发酵温度越高越有利于m l f 作用的完成；接种量越小发酵温度越高m l f 越难以完成。而枇杷酒的酒精度噩 与枇杷酒的总硫浓度恐的交互作用对m l f 完成率的k 的影响呈负交互作用， 表明酒精度越大、总硫浓度越高对m l f 作用的抑制就越显著。 由图4 - 2 ( d ) 、图4 3 ( d ) 、图4 - 4 ( d ) 、图4 - 5 ( d ) 可见，枇杷酒的酒精度噩与总 硫浓度局、发酵温度蜀，枇杷酒的总硫浓度弼与发酵温度五之间的交互作用 对m l f 过程中挥发酸的产生量兄的影响均不显著，而植物乳杆菌r 2 3 接种量 蜀与发酵温度蜀之间的交互作用对m l f 过程中挥发酸的产生量圪的影响显著， 且呈正交互作用，见图4 2 ( c ) 。说明植物乳杆菌r 2 3 接种量越大，发酵温度越高， m l f 过程中产生的挥发酸就越多。 福建农林大学硕士学位论文 植物乳杆菌r 2 3 在秕杷酒中m l f 作用的研究 ( 叠)( b )( c )( d ) 图4 5 恐、蜀交互作用的响应面图和等高线图 f i g 4 - 5r e s p o n s es u r f a c ea n dc o n t o u rm a p so fi n t e r a c t i o ne f f e c to f x 3 & x 4 对各因素的交互作用做等高线叠加图，结果见图4 - 6 。结果表明，各因素交 互作用等高线叠加图均不存在中心叠加区域，说明本试验的交互作用并不存在极 值叠加的最优组合。 4 l 福建农林大学硕士学位论文植物乳杆菌r 2 3 在枇杷酒中m l f 作用的研究 。州 图4 6 各因素交互作用的等高线叠加图 f i g 4 - 6c o n t o u rs u p e r p o s i t i o nm a p so fi n t e r a c t i o ne f f e c to fv a r i o u sf a c t o r s 2 5 数学模型的验证 2 5 1 枇杷酒m l f 完成率动力学模型的验证 在试验范围内，任意选取五组岛( 枇杷酒的酒精度) 、玛( 枇杷酒的总硫浓 度) 、x 4 ( 发酵温度) 的数据，根据模型算出m l f l 0 0 完成时蜀值即植物乳杆 菌r 2 3 接种量，按上述操作条件接种、发酵后测定各组枇杷酒的m l f 完成率， 将回归预测值与实测值进行比较，得出表4 5 的结果。经过验证试验值与模型计 算值，平均相对误差舌= 0 6 4 ，说明通过二次正交旋转组合设计建立的m l f 完成率动力学模型是可行的，可以应用于枇杷酒m l f 降酸的实际生产中。 表4 - 5m l f 完成率实测值与回归值的比较表 t a b 4 - 5c o m p a r i s o no fe x p e r i m e n tv a l u e sa n dr e g r e s s i o nv a l u e so nc o m p l e t i o n r a t eo f m l f 4 2 福建农林大学硕士学位论文植物乳杆菌r 2 3 在枇杷酒中m l f 作用的研究 2 5 2 枇杷酒m l f 过程中挥发酸增加量动力学模型的验证 在试验范围内任意选取五组数据，对应条件下用回归方程求出回归值y 2 ， 与实验实际测定值进行比较，结果见表4 - 6 。经过验证试验值与模型计算值，平 均相对误差5 = 1 7 1 ，说明通过二次正交旋转组合设计建立的挥发酸增加量 动力学模型是可行的。 表4 - 6 挥发酸增加量实测值与回归值的比较表 t a b 4 - 6c o m p a r i s o no fe x p e r i m e n tv a l u e sa n dr e g r e s s i o nv a l u e s0 1 1i n c r e a s i n g a m o u n to fv o l a t i l ea c i d 3 小结与讨论 3 1 采用二次回归旋转正交组合设计，建立的枇杷酒m l f 完成率模型 k = 8 3 51 6 7 + 9 4 2 0 8 ) ( 1 1 8 7 0 8 ) ( 2 2 4 8 7 5 x 3 + 1 9 4 5 8 ) ( 4 及挥发酸增加量模型 兄= 0 0 5 9 1 7 + 0 0 2 1 1 2 x l + 0 0 1 1 2 9 ) ( 4 + 0 0 0 6 9 4 x i x ：具有较高的拟合度，能够准确的反 应出采用植物乳杆菌r 2 3 对枇杷酒进行m l f 降酸作用时各影响因素之间的关 系。试验结果表明，在本研究条件下，影响枇杷酒m l f 完成率的主次因素效应 为植物乳杆菌r 2 3 接种量蜀 枇杷酒的总硫浓度x 3 发酵温度五 枇杷酒的酒精 度局，而影响枇杷酒在m l f 降酸过程中挥发酸增加的主次因素效应为植物乳杆 菌r 2 3 接种量蜀 发酵温度丘，枇杷酒的酒精度恐和总硫浓度墨对其影响则不 显著。较大的接种量、较高的发酵温度有利于m l f 作用的完成，但会生成更多 的挥发酸，这与张军翔等人【3 7 】的研究结果一致。 植物乳杆菌r 2 3 接种量蜀与发酵温度五的交互作用对m l f 完成率的h 和 m l f 过程中挥发酸的产生量y 2 均呈显著正交互作用，而枇杷酒的酒精度冠分别 与枇杷酒的总硫浓度恐的交互作用对m l f 完成率的蚝的影响呈显著负交互作 用。说明接种量大且温度较高的酒体环境可以促进m l f 的完成，同时也生成更 多的挥发酸，接种量小且发酵温度低时m l f 作用难以完成，这与张春晖、李华 9 0 l 的研究结果一致。酒精和二氧化硫的交互作用会对m l f 作用产生强烈的抑制， 这是因为高硫高酒精的酒体环境会导致植物乳杆菌r 2 3 的大量死亡，同时对 4 3 福建农林大学硕士学位论文 植物乳杆菌r 2 3 在枇杷酒中m l f 作用的研究 m l e 的酶活性亦有强烈的抑制作用，导致m l f 难以完成。 3 2 分别对本研究所建立的两回归模型进行验证性试验，所得的平均试验值与模 型计算值均无显著差异矿 d ) ，说明通过二次正交旋转组合设计建立的m l f 降酸动力学模型是可行的，可以应用于枇杷酒m l f 降酸的实际生产中，为高品 质枇杷酒的规模化生产提供理论依据。 福建农林大学硕士学位论文 植物乳杆菌r 2 3 在枇杷酒中m l f 作用的研究 第5 章m l f 作用对枇杷酒感官品质的影响