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新色谱条件下家酿葡萄酒发酵时间对甲醇含量的影响

葡萄酒是一种广泛饮用的低酒精消费饮料,有着显著的商业价值和社会价值.随着人们生活水平的提高,葡萄酒已成为越来越受欢迎的饮品,其产量逐年上升,品种不断增加,市场日益繁荣.葡萄酒受到越来越多的人喜爱,因为其具有很高的营养价值和保健作用,同时具有调节新陈代谢、促进血液循环、防止胆固醇增加、激发肝功能和防止衰老的作用.随着人们生活水平逐步提高,人们对葡萄酒质量和品质要求随之提高.自酿葡萄酒没有添加任何有害物质,靠葡萄皮表面上携带的酵母菌自然发酵而成,因其酿造方式经济方便,越来越成为一种生活方式而被人们接受.但自酿葡萄酒成分复杂,除水、乙醇、糖、蛋白质、果胶、有机酸和微量元素外,还存在有毒有害的甲醇[1].甲醇主要危害人体的神经系统,对视神经及视网膜有特殊选择作用,严重时会导致双目失明.甲醇主要来源于葡萄原料中果胶质的酶解,葡萄在除梗破碎过程中,存在于葡萄的皮与籽内的大量果胶被果胶甲酯酶水解,生成甲醇.根据国际葡萄与葡萄酒组织(OIV)的标准Oeno19/2004《葡萄酒中不同物质的最大检出值》以及我国国家标准GB/T 15037-2006[2],红葡萄酒与白、桃红葡萄酒中的甲醇含量上限分别是400 mg/L 和250 mg/L,甲醇含量低于标准的葡萄酒方可食用.

20 世纪70 年代以来,由于分析技术的进步,特别是气相色谱分析在白酒工业中的应用,推动了整个酿酒生产技术的发展,促进了发酵酒质量的提高.气相色谱分析法是一种先进新型的分离分析技术,它具有选择性高、分离效能高,速度快,灵度高,样品用量少且应用范围广的特点,已广泛应用于酿酒行业,其既能准确地分析葡萄酒中甲醇、醇油等控制性组分,又能对仅占葡萄酒6% 香味成分进行单一组分分离,得出各组分的含量,明确表示出各香味成分之间的量比关系,为品质的稳定和提高提供必不可少的技术支持[3].

本文将采用常用手工酿造技术,结合实际实验条件,手工酿制葡萄酒,并对现行国家标准检验方法进行优化改进.在实验过程中,设计了单因素实验和正交实验,优化色谱测定因素,考察气化室温度、柱温、载气流量、检测器温度、氢气流量等因素对各成分分离分析的影响,为葡萄酒中各组分的测定提供更为优化得分析方法,同时测试发酵时间对葡萄酒中甲醇含量的影响.

1 实验部分

1.1 葡萄酒的酿制

1.1.1 酿造材料容量20 L 的带盖玻璃罐,当地产红皮葡萄(马鞍山市当涂县大陇乡),白糖.

1.1.2 酿造方法

选取质量较好的葡萄,清洗晾干,手工除梗破碎,注意保存葡萄籽的完整性,搅拌均匀后,装在玻璃罐中,按葡萄和白糖10 ∶ 3 的比例添加白糖,利用葡萄自带酵母菌自然发酵,密封保存.保持发酵温度在20~25 ℃.期间经常震荡摇晃,让葡萄皮沉淀下去,色素渗出.自然发酵14 d 左右,发酵速度逐渐转为平缓,葡萄皮浮在表面,颜色由深变浅,葡萄籽和大部分果肉残渣沉入罐底.用灭菌纱布进行过滤,装罐,再次发酵.第2次发酵时间约为1 周,此时酒液已澄清,不再产生气泡,将上清液倒出,保存于另一玻璃罐中室温保存[4].

1.2 检测仪器和试剂

仪器:岛津气相色谱仪GC2010Plus,配有氢火焰离子化检测器(载气氮气,燃烧气氢气,助燃气空气);毛细管柱,白酒分析专用柱,长度30.0 m,内径0.32 mm,膜厚1 μm.

1.3 试剂耗材

白酒色谱成分分析标准物质GBE(E)100012(混标)、GBE(E)100013(内标),贵州省计量测试院;超纯水;甲醇,色谱纯;无水乙醇,色谱纯.

1.4 色谱条件

初始条件依据国标GB/T 10345-2007《白酒分析方法》[5]10.4.1.1 设定.

载气(高纯氮):流速为0.5 ~ 1.0 mL/min,分流比约为37 ∶ 1,尾吹约20 ~ 30mL/min;氢气,流速为40 mL/min;空气,流速为400 mL/min;检测器温度,220 ℃;注样器温度,220 ℃;柱温,起始温度60 ℃,恒温3 min,以3.5 ℃ /min 程序升温至180 ℃,继续恒温10 min.进样量,1μ L.此法检测色谱图会出现明显的基线漂移,影响积分面积,进而影响数据的准确性.色谱图如图1 所示.

1.5 单一条件比对实验

实验过程中,分别采取改变升温方式和速率、进样口温度、检测器温度、分流比、载气流量单一条件的方式来评价对各组分分离条件的影响.根据本实验室综合判断评比得出相对国标条件更为优化的检测条件:载气(高纯氮),流速为1.0 mL/min,分流比约为50 ∶ 1,尾吹流量30 mL/min;氢气,流速为30 mL/min;空气,流速为300 mL/min;检测器温度,230 ℃;注样器温度,230 ℃;柱温,80 ℃,恒温30 min;进样量,1 μL.色谱图,如图2 所示.由图可以看出,条件优化后,基线水平,谱图峰形完美,积分面积均匀完整,各组分完美分离.

2 方法研究分析

2.1 精密度实验

依据优化后的分析方法,对白酒样品进行6 次平行检测,结果见表1.由表1 可知,白酒样品中的甲醇组分测定结果RSD为0.38%,表明优化后的测量精密度良好.

2.2 加标回收实验

将混合标液加入到已知含量的样品中,测定回收率,结果见表2.由表2 可知,甲醇回收率在95.9%~ 96.7%.

在统一其他条件不变的情况下,对葡萄酒进行时间单一因素试验,观察其变化对葡萄酒中甲醇含量的影响,详见表3、图4.

由图表可知,葡萄酒发酵初期由于自身所含的果胶大量酶解,生成甲醇的速率非常快,随着果胶的大量分解代谢,甲醇的生成速冻明显平缓,并随着时间的推移而趋于稳定,最终稳定在400 mg/L 左右.

4 结语

实验结果表明,优化后的白酒分析条件,相比于国标,不仅灵敏度高,分离效果好,色谱峰形完美匀称,而且测量结果精确度高,适用于同条件下的葡萄酒中甲醇成分分析检测.在统一其他条件不变的情况下,发酵时间对葡萄酒中甲醇的含量有一定的影响作用,随着发酵时间的推移,甲醇的生成速率呈下降趋势,最后逐步趋于稳定.本实验的结果表明,在家酿葡萄酒的过程中,若酿造条件控制得当,葡萄酒中甲醇含量可以控制在国家标准限定的范围内,可以放心饮用.

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1、葡萄酒杂志