Esterification of Pressed Liquid of Spent Grains

Liquor-Making Science and Technology - - SUMMARY REPORTS -

SONG Wenjiang1,2, YANG Yan3, AO Ling3,4, LIANG Lijing5, SONG Chuan3,4 and LEI Xiangyun3,4 (1.Luzhou Product Quality Supervision and Inspection Institute, Luzhou, Sichuan 646000; 2.National Quality Inspection & Supervision Center for Alcoholic Drinks & Processed Food, Luzhou, Sichuan 646000; 3. Luzhou Laojiao Co. Ltd., Luzhou, Sichuan 646000; 4.National Engineering Technology Research Center of Solid-state Brewing, Luzhou, Sichuan 646000; 5.Luzhou Vocational Technology College, Luzhou, Sichuan 646000, China) Abstract: Enzymatic esterification and non- enzymatic esterification researches with pressed liquid of spent grains as raw materials were performed respectively. The results showed that, there was significant difference in decreasing rate/amount of total acids and in increasing rate/amount of total esters between under enzymatic esterification conditions and under non- enzymatic esterification conditions with the extension of esterification time; and ethanol of different concentration had different effects on enzymatic esterification and non- enzymatic esterification. The best conditions for the esterification of pressed liquid of spent grains were summed up as follows: esterification enzyme B used and ethanol concentration was 10 %. Key words: spent grains; pressed liquid; esterification 白酒丢糟是酿酒业的副产物,含粗蛋白14 %~23 %,粗淀粉10 %~13 %,同时含有丰富的[1]氨基酸和大量的香味成分 。据统计,我国年产白酒丢糟2500万t左右 量大而集中,如不及时加以[ 2],处理,就会腐败变质,不仅浪费资源,还会严重污染周围环境。综合利用丢糟不仅可以减轻环境污染, 而且可以节约粮食、降低成本,因此,白酒丢糟利用已成为近年来白酒生产的研究热点之一。据报道,

[白酒丢糟主要用于制作饲料3- 4],或者通过加酶和酵

[ [7]母进行再发酵产酒5- 6],或者用于制曲和栽培蘑菇 。经检测,丢糟中总酸含量高,且含有丰富的有机酸,能否利用丢糟中的有机酸,在适宜的条件下,生成

酯类用以回窖发酵或作为翻沙原料,以提高基础酒质量是课题组针对研究的课题。因此,本研究以丢糟压榨液为原料,分别进行非酶促酯化和酶促酯化,通过对酯化液总酸、总酯和色谱成分的分析,明确基于白酒丢糟压榨液为原料的酯化效果,为后期生产应用提供理论依据。1 材料与方法1.1 材料丢糟压榨液来源:川南某酒厂酿酒车间丢糟进行压榨所得。

乙醇: 95 %vol食用级外购;酯化酶A:外购(生物发酵酶);酯化酶B:外购(生物发酵酶)。1.2 实验方法1.2.1 非酶促酯化

1000 mL丢糟压榨液中分别按照30 %、、40 % 50 %、和60 % 70 %的比例( v压榨液∶ v乙醇)加入乙醇,充分混匀后密封,于30 ℃恒温培养箱中静置培养30 d,每7 d测定总酸、总酯含量,并对比酯化初期(0 d)、中期(13 d)和末期(27 d)色谱成分变化,考察非酶促酯化效果。1.2.2 酶促酯化

1000 mL丢糟压榨液中分别按照5 %、10 %、15 %、和20 % 25 %的比例( v压榨液∶ v乙醇)加入乙醇,酯化酶A和酯化酶B按1∶9的比例稀释溶解于生理盐水中,用灭菌的脱脂棉过滤后,按照总体积(压榨液和乙醇)的5%加入,充分混匀后密封, 30 ℃恒温培养箱中静置培养30 d,每 7 d测定总酸、总酯含量,并对比酯化初期(0 d)、中期(13 d)和末期(27 d)色谱成分变化,考察酶促酯化效果。1.2.3 检测方法总酸、总酯:电位滴定法。色谱成分:样品蒸馏后用气相色谱检测。2 结果与分析2. 1 酯化液总酸总酯含量变化2.1.1 非酶促酯化液总酸总酯含量变化(图1、图2)

由图1可知,随着培养时间的延长,酯化液总酸含量降低,不同的乙醇浓度下,总酸含量下降幅 图2 非酶促酯化总酯含量变化 度不一致。10∶4和10∶5条件(丢糟压榨液∶乙醇)下,酯化液总酸降低幅度基本一致: 0~6 d下降最快(降低3 g/L),6 d后降幅平缓( 1 g/L);10∶3条件下,酯化液总酸下降最多(4 g/L),且整个培养期,总酸稳步下降,说明在此乙醇浓度下,有更多的酸类物质发生酯化反应生成酯类物质。10∶6和10∶7条件下酯化液总酸变化甚微。

由图2可知,随着培养时间的延长,不同乙醇浓度下,酯化液总酯含量都有小幅增加。10∶3 和10∶4条件下,酯化液总酯含量增幅最大,且0~13 d总酯增速较快,13 d后总酯含量基本无变化; 10∶5、10∶6和10∶7的酯化液总酯增速缓慢且增量较小,特别是 10∶6 和 10∶7条件下,总酯含量基本无增加。综合图1、图2可知,不同乙醇浓度的酯化液总酯含量的变化与其总酸含量的改变在一定程度上相吻合。2.1.2 酶促酯化液总酸总酯含量变化酶促条件下总酸、总酯含量变化见图3、图4。由图3可知,随着培养时间的延长,在酯化酶A

图4 酶促酯化总酯含量变化 和酯化酶B的作用下,酯化液总酸含量都有降低,但其降低速率和降低幅度有所不同: 13 d前,两种酶作用下酯化液总酸含量降低速率差异不大; 13 d后,酯化酶B作用下的酯化液总酸含量降低速率较大。对于酯化酶A,10 %的乙醇浓度酯化液总酸含量降速最快;对于酯化酶B,5 %和10 %的乙醇浓度酯化液总酸含量降速最快。说明在不同的酯化酶作用下,最适酯化条件是不同的。

由图4可知,随着培养时间的延长,在酯化酶A和酯化酶B的作用下,酯化液总酯含量都增加,但其增加速率和增加幅度有所不同:在酯化酶A的作用下,整个培养期总酯含量增速基本一致;但酯化酶B,0~13 d间总酯含量增速平缓,13 d后,总酯含量增速明显提高。酯化酶A,10 %的乙醇浓度酯化液总酯含量增量加最大。酯化酶B,10 %的乙醇浓度酯化液总酯增速最快且增加量也最大。综合图3、图4可知,酯化液总酯含量的增加与总酸含量的减少相吻合,10 %的乙醇浓度下,酯化酶B的酯化效果 更好。

综上所述,以白酒丢糟压榨液为原料进行酯化反应,非酶促酯化和酶促酯化的效果有明显区别:酶促酯化效果优于非酶促酯化,且在10 %的乙醇浓度下,以酯化酶B作为催化剂,酯化效果更好。2.2 酯化液成分含量变化

非酶促、酶促条件下酯化液色谱成分变化见表1。由表1可知,非酶促及酶促条件下,酯化液色谱成分都呈现酸类物质含量降低,酯类物质含量增加的趋势:酶促酯化比非酶促酯化在中后期酯的增幅更大,且乙酸减少和乙酸乙酯+乙缩醛增加较为明显。非酶促酯化,10∶ 4乙醇浓度下,酯化液乙酸乙酯+乙缩醛增加量略大;酶促酯化,酯化酶B、10 %乙醇浓度下,酯化液乙酸乙酯+乙缩醛的增加量略大。

综合分析酯化液总酸、总酯及色谱成分变化,可知其总酸总酯的变化与主要色谱成分的变化相吻合,利用丢糟压榨液为原料,在酯化酶B的作用下,10 %的乙醇浓度酯化效果较好。3 结论

以白酒丢糟压榨液为原料进行酯化研究,结果表明:随着培养时间的延长,非酶促酯化和酶促酯化在不同乙醇浓度下,酯化液中总酸含量降低,总酯含量增加,但总酸降低速率、降低量与总酯增加速率、增加量不完全相同。相较而言,酶促酯化效果优于非酶促酯化,且在酯化酶B的作用下,10 %的乙醇浓度酯化效果较好。

鉴于本次研究酯类生成量较小(特别是色谱成分含量),后期还可选择更多的酯化酶,或补充加入适量特定的酸类物质作为底物,以期生成更多所需的酯类物质。参考文献: [1] 沈怡方.固态发酵法白酒糟深加工成商品的思考[J].酿酒科技,1999(2): 16- 19. [2] 张楷正,张泽炎,斯学强,等.白酒丢糟栽培金针菇研究[J].北方园艺,2011(19): 149- 151. [3] 黄治国,罗惠波,卫春会,李树明.多菌联合发酵白酒丢糟生产蛋白质饲料的工艺优化[J].中国酿造,2011(11): 82- 85.

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