葡萄酒苹果酸-乳酸发酵过程中乳酸菌与风味物质的相关性研究

论文摘要

新疆天山北麓葡萄酒产区地处北纬44°,年均日照小时数高达2800 h,地大物博,气候宜人,催生了一批优秀的葡萄种植基地。葡萄酒功效繁多,深受人们喜爱,但是我国葡萄酒酿造仍有进步余地。对于葡萄酒酒精发酵结束后的苹果酸-乳酸发酵阶段是葡萄酒酿造的重要阶段,可改变葡萄酒香气构成,提高产品稳定性及品质,对酿造优质高端的红葡萄酒来说尤为重要。因此,探究葡萄酒在苹果酸-乳酸发酵过程中微生物动态变化,了解新疆天山北麓产区的独特苹果酸-乳酸菌优势菌群及其呈香效应,对提高我国红葡萄酒发酵的控制和提高最终发酵产品的质量,及体现新疆产区风土特点具有重要意义。本研究以新疆石河子市张裕巴保男爵酒庄酒精发酵结束后的赤霞珠干红葡萄酒为原料,在苹果酸-乳酸自然启动后的第3天,第6 d,第9 d,第12 d,第15 d分别取样。利用基于Ion S5TM XL测序平台的高通量测序分析葡萄酒苹果酸-乳酸发酵过程中乳酸菌多样性,并采用顶空固相微萃取（HS-SPME）结合气相色谱-质谱联用（GC-MS）研究其挥发性物质的动态变化,从而构建葡萄酒MLF过程中香气成分与乳酸菌多样性的构效关系。主要研究内容及结果如下:（1）葡萄酒发酵过程中存在多种微生物,共同作用使得葡萄酒拥有复杂的菌群环境。酒精发酵过程中以酵母菌为主,苹果酸-乳酸发酵过程以乳酸菌为主。选用酒精发酵结束后的赤霞珠干红葡萄酒进行苹果酸-乳酸发酵,对苹果酸-乳酸发酵阶段中的葡萄酒细菌进行高通量测序,共检出594种不同属的原核微生物,属于变形菌门（Proteobacteria）,厚壁菌门（Firmicutes）,拟杆菌门（Bacteroidetes）,放线菌门（Actinobacteria）等33个菌门。检出乳酸菌共6个科,包括明串珠菌科（Leuconostocaceae）、乳杆菌科（Lactobacillaceae）、气球菌科（Aerococcaceae）、肉杆菌科（Carnobacteriaceae）、肠球菌科（Enterococcaceae）、链球菌科（Streptococcaceae）,乳酸菌属17个,Oenococcus spp.（11-83%）、Lactobacillus spp.（10-44%）和Streptococcus spp.（20%）为优势乳酸菌属。α多样性分析结果表明,发酵第3 d,葡萄酒中的细菌菌群丰富度最高,发酵第9 d的细菌菌群多样性最高。β多样性分析结果表明,发酵起始期与发酵第6 d和发酵第15 d细菌菌群差异较大。PCoA结果显示,发酵第3 d细菌菌群结构最为复杂。（2）葡萄酒中具有很多化学物质,相互作用使得葡萄酒具有较好的口感,风味,营养。利用HS-SPME结合GC-MS研究其苹果酸-乳酸发酵过程中挥发物质,共检出55种挥发性物质,其中包括酯类（22）、醇类（10）、酸类（8）、醛类（7）、酮类（4）、萜烯类（3）、酚类（1）。在苹果酸-乳酸发酵开始时,共检测出48种挥发性化合物,其中相对含量超过5%的挥发性物质有乙酸乙酯（5.74%）、辛酸乙酯（5.98%）、苯乙醇（6.72%）以及相对含量最高的异戊醇（32.78%）。而在苹果酸-乳酸发酵末期（15d）时,共检测出43种挥发性化合物,其中相对含量超过5%的挥发性物质有乙酸乙酯（6.8%）、己酸乙酯（5.42%）、辛酸乙酯（8.48%）、苯乙醇（6.03%）以及相对含量最高的异戊醇（20.48%）。葡萄酒主要香气物质,酯类（乙酸乙酯和己酸乙酯）和酸类（乙酸、正辛酸、棕榈酸、月桂酸和肉豆蔻酸）以及酮类（丁二酮和2,3-戊二酮）物质含量上升,这三类化合物含量的上升增强了葡萄酒水果方面的香气（3）将高通量测序结果与香气结果相结合,对赤霞珠干红葡萄酒苹果酸-乳酸发酵过程中微生物与挥发性成分进行相关性分析。通过多元统计分析结合线性回归分析,Spearman相关性分析,典型性关联分析（CCA）方法,建立葡萄酒MLF过程中细菌群落的动态变化和风味物质的相关性。结果表明酸类、醇类、醛类、萜烯类和酚类与乳酸菌群落多样性有较强相关性。醇类与Oenococcus spp.呈显著负相关性,酚类与Streptococcus spp.呈显著正相关。其中Oenococcus spp.与辛酸呈显著正相关,与苯乙醇,萜品油烯呈显著负相关。Lactobacillus spp.与芳樟醇,苯甲醇呈显著负相关。Streptococcus spp.与芳樟醇,己酸乙酯呈显著负相关。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 我国葡萄酒产业发展概况
•   1.2 苹果酸-乳酸发酵
•     1.2.1 降酸
•     1.2.2 增加细菌的稳定性
•     1.2.3 风味修饰
•     1.2.4 色泽品质改变
•   1.3 苹果酸-乳酸菌研究进展
•     1.3.1 与葡萄酒有关的乳酸菌
•     1.3.2 葡萄酒乳酸菌鉴定技术
•   1.4 葡萄酒风味的研究
•     1.4.1 葡萄酒香气物质的研究方法
•     1.4.2 乳酸菌对葡萄酒风味的贡献
•   1.5 本课题研究目的及意义
•     1.5.1 选题目的及意义
•     1.5.2 研究的意义与内容
•   1.6 技术路线
• 第二章 苹果酸-乳酸发酵过程中微生物动态变化
•   2.1 引言
•   2.2 实验方法
•     2.2.1 实验材料
•     2.2.2 样品处理
•     2.2.3 苹果酸-乳酸发酵期的判定
•     2.2.4 16S rRNA基因的高通量测序
•   2.3 结果与分析
•     2.3.1 样品酒MLF发酵期判定
•     2.3.2 MLF过程中的微生物多样性
•   2.4 本章小结
• 第三章 葡萄酒MLF过程中挥发性物质动态变化
•   3.1 引言
•   3.2 材料与方法
•     3.2.1 材料与仪器
•     3.2.2 实验方法
•   3.3 结果与讨论
•     3.3.1 赤霞珠葡萄酒的香气组成
•     3.3.2 赤霞珠葡萄酒苹果酸-乳酸发酵时期香气成分相对含量对比分析
•     3.3.3 挥发性香气物质聚类热图
•   3.4 本章小结
• 第四章 MLF核心乳酸菌多样性与香气成分的鉴定及其相关性分析
•   4.1 引言
•   4.2 试验方法
•   4.3 结果与分析
•     4.3.1 细菌菌群与挥发性香气物质之间的相关性分析
•   4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
•   5.1 总结
•   5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者介绍
• 石河子大学硕士研究生学位论文 导师评阅表

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 代晨曦

导师: 程卫东

关键词: 葡萄酒,苹果酸乳酸发酵,挥发性香气物质,高通量测序

来源: 石河子大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,轻工业手工业,轻工业手工业

单位: 石河子大学

分类号: TS262.6;TS201.3

总页数: 58

文件大小: 2275K

下载量: 388