论文部分内容阅读
本论文从含醇体系的缔合氢键角度出发,初步探讨氢键缔合机理、影响成品啤酒氢键缔合因素、氢键缔合强度与啤酒口感和酿造工艺的关系。用Gaussian03软件进行量子化学分析,得到稳定的模拟构型。通过红外光谱分析初步推断体积浓度为3.3 %、4.5 %、60 %的乙醇-水溶液中存在某种稳定构型。研究了乙醇溶液的粘度和偏摩尔体积,结合质子化学位移可知:乙醇体积浓度为0-60 %时,氢键缔合强度逐渐增大;大于60 %时,氢键缔合强度逐渐减弱;60 %左右达到最大,此时乙醇与水的摩尔比接近1:2。核磁共振(NMR)适合测定啤酒体系中的缔合氢键,NMR实验误差在0.002 ppm左右,化学位移每改变0.005-0.009 ppm可反映1 %乙醇浓度变化。啤酒酒精度一般小于5 %,其质子化学位移在4.896-4.935 ppm之间。啤酒体系氢键主要是由乙醇和水的羟基形成,其它物质对乙醇-水的羟基质子化学位移有-23 %～-40 %的影响。通过Plackett-Burman实验研究温度、pH、有机酸、醇酯、盐类等因素对乙醇-水体系氢键的影响。随着温度的增大,质子化学位移逐渐减小, pH对氢键缔合的影响不明显。有机酸与氢键的相关性排序:苹果酸、乳酸、丙酮酸、乙酸、酒石酸、柠檬酸、琥珀酸,决定系数R2为95.93 %,前三个因素的可信度在80 %左右;高级醇酯相关性排序:异丁醇、2-苯乙醇、乙酸乙酯、正丙醇、乙酸异戊酯、异戊醇,决定系数R2为89.09 %,前三个因素的可信度在80 %左右;盐类相关性排序:KCl、NaCl、MgSO4、MgCl2、Na2SO4、K2SO4、CaCl2,决定系数R2为97.91 %,前三个因素的可信度在85 %左右。对市购的35种成品啤酒的25项主要指标进行分析,酒精度与啤酒中氢键缔合强度的相关系数为0.629,是主要影响因素;原浓、异丁醇、氯离子、钾离子、丙酮酸、乳酸与氢键缔合有一定正相关性;而硫酸根、钠离子与氢键缔合成负相关性。由主成分分析和回归分析知,醇类是影响啤酒氢键缔合的最重要因素,通过多元非线性回归分析建立氢键缔合模型:氢键缔合强度(化学位移)=4.916+0.003[E]-0.005[P]+5.031E-8[K2] +1.558E-5[K×P]+2.369E-5[E2P]-2.207E-5[P3]+2.244E-8[K3]-5.947E-7[K2P]-2.037E-5[E2K]+4.276E-6[P2K]。决定系数R2为0.736,P值0.001,方程极其显著,能较好反应自变量与氢键缔合强度的相互关系。经验证,模型预测值和实际测定值的误差范围在-3.06~0.60 %之间,证明该多元非线性回归模型基本能拟合啤酒中氢键缔合情况。啤酒醇厚性与氢键缔合强度之间存在正向线性关系,啤酒酸感与氢键缔合强度之间存在曲线关系。相同原麦汁浓度的原浓酿造酒比稀释酒的羟基质子化学位移偏高,原浓酒中醇酯、有机酸含量均比稀释酒高。随着稀释率的增大,啤酒体系的氢键缔合程度和风味物质含量均降低。13 oP高浓酒基稀释至8 oP时为较佳稀释工艺,较佳稀释率为63 %。啤酒水化过程中,氢键缔合经历平衡—增加—平衡—增加—极点—降低—平衡的变化阶段,水化14 h左右达到极点。通过品评实验可知:水化过程中氢键缔合强度的变化基本能反映啤酒风味口感的好坏,确定稀释率为63 %的8 oP啤酒较佳水化时间为14 h。