超声波对模型酒体系中与风味、色泽变化相关部分物质的作用机制研究

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近年来,超声波作为一种食品非热加工技术,在葡萄酒催陈方面的应用潜力受到越来越多的关注,而对超声处理过程中物质的变化过程及机理的研究很少涉及。黄烷-3-醇类物质是葡萄酒中非常重要的一类物质,其在酒体中存在的含量及变化会对酒体呈色,口感及风味产生重要的影响。由于葡萄酒是一个极其复杂的体系,研究其本身存在的复杂变化通常需要借助构建模型酒的方法,以排除干扰简化研究。因此,本文基于模型酒体系,以黄烷-3-醇类物质为主要研究对象,重点讨论超声波处理对表儿茶素没食子酸酯(ECG)与蛋白质分子互作、儿茶素在酒石酸体系中自身氧化聚合的影响,以及超声处理对酒中常见有机酸的影响,为超声波处理催陈红酒技术提供了理论依据。研究的主要内容及结果如下:(1)在表儿茶素没食子酸酯-牛血清白蛋白(ECG-BSA)模型酒体系中,ECG在模型酒中要通过氢键和疏水作用与BSA分子结合生成复合物,猝灭了 BSA分子的荧光信号。超声处理频率的提高可以减弱结合作用,降低复合物的稳定性,但较低频率的超声处理(25kHz)处理可能有利于ECG与BSA的结合过程以及复合物的稳定性;超声处理频率的提高还可以使ECG-BSA复合物上的能量给予体与能量发射体之间的距离增加,但较低频率(25kHz)的超声处理可以使该距离略有缩短。通过光谱学分析可以发现,超声处理频率的增加可以使BSA分子以及ECG-BSA复合物发生规律性的构象变化以及二级结构变化。(2)在儿茶素-酒石酸模型酒体系中,生成的氧化聚合产物主要是咕吨鎓类色素(二聚体),相对长时间的超声处理可以在一定程度上加速该色素的产生,而一次较短时间的超声处理对该色素形成的影响有限。铁离子可以增强超声加速咕吨鎓类色素形成的效果,这可能是由于铁离子在模型酒中引入了 Fenton反应以及形成铁离子的羧酸络合物,从而有助于酒石酸氧化降解产生乙醛酸的作用。氧气对咕吨鎓类物质的形成有重要作用,相对缺氧的环境会削弱超声处理对该物质产生的作用。另外,超声处理过程中产生的自由基是导致咕吨鎓类物质加速生成的主要原因。(3)在单独含有有机酸的模型酒体系中,较长时间的超声波处理可以使酒石酸和苹果酸的含量产生微弱的下降,但对琥珀酸和乳酸的影响不显著,其中:在超声处理含酒石酸的模型酒的过程中,槽式超声处理使含量下降了 2.08%,而变幅杆式超声处理使含量下降了 3.98%,明显高于槽式;在超声处理含苹果酸的模型酒的过程中,槽式超声处理使含量下降了 4.28%,变幅杆式超声处理使含量下降了4.15%,二者效果接近。因此超声处理可以在一定程度上降低酒石酸和苹果酸带来的酸涩感,同时可以保持琥珀酸和乳酸带来的柔和口味和顺滑口感。
摘要第3-5页
Abstracts第5-6页
第一章 绪论第10-20页
    1.1 葡萄酒的老熟第10-11页
    1.2 葡萄酒老熟过程中主要酚类物质变化及其对葡萄酒部分特性的影响第11-16页
        1.2.1 葡萄酒中主要酚类化合物的分类第11-12页
        1.2.2 老熟过程中酚类物质变化对颜色特性的影响第12-16页
        1.2.3 老熟过程中酚类物质变化对滋味与口感的影响第16页
    1.3 超声波技术在催陈方面的应用第16-18页
    1.4 研究意义与主要内容第18-19页
        1.4.1 研究意义第18页
        1.4.2 主要内容第18-19页
    1.5 研究技术路线第19-20页
第二章 超声波对模型酒液中表儿茶素没食子酸酯与牛血清白蛋白相互作用的影响第20-42页
    2.1 材料与仪器第21-22页
        2.1.1 材料与试剂第21页
        2.1.2 实验设备第21-22页
    2.2 实验方法第22-24页
        2.2.1 模型酒液制备第22页
        2.2.2 荧光光谱分析第22页
        2.2.3 ECG与BSA结合作用的荧光猝灭分析第22-24页
        2.2.4 紫外-可见光谱分析第24页
        2.2.5 圆二色光谱分析第24页
        2.2.6 超声波处理模型酒第24页
    2.3 数据分析第24-25页
    2.4 结果与讨论第25-40页
        2.4.1 超声频率对ECG猝灭BSA荧光光谱的影响第25-26页
        2.4.2 荧光猝灭的机理及超声频率的影响第26-29页
        2.4.3 ECG与BSA在模型酒中结合作用力与热力学参数第29页
        2.4.4 超声频率对ECG与BSA之间结合参数的影响第29-32页
        2.4.5 超声频率对ECG与BSA之间能量转移的影响第32-33页
        2.4.6 超声处理对BSA分子构象的影响第33-40页
    2.5 本章小结第40-42页
第三章 超声波对模型酒中儿茶素聚合生成咕吨鎓离子类色素的影响第42-62页
    3.1 材料与仪器第43-44页
        3.1.1 材料与试剂第43页
        3.1.2 实验设备第43-44页
    3.2 实验方法第44-46页
        3.2.1 模型酒液制备第44页
        3.2.2 诱导氧化过程第44页
        3.2.3 超声处理过程第44-45页
        3.2.4 紫外-可见光谱测量第45页
        3.2.5 HPLC-DAD分析第45-46页
        3.2.6 LC-MS分析第46页
    3.3 结果与讨论第46-60页
        3.3.1 模型酒中咕吨鎓类色素的鉴定第46-50页
        3.3.2 超声处理对模型酒中咕吨鎓类色素形成的影响第50-52页
        3.3.3 超声处理结合铁离子对模型酒中的咕吨鎓类色素形成的影响第52-55页
        3.3.4 超声处理结合通入氧气处理对模型酒中咕吨鎓类色素形成的影响第55-57页
        3.3.5 超声处理引发自由基对模型酒中咕吨鎓类色素形成的影响第57-59页
        3.3.6 超声处理对模型酒中(+)-儿茶素和乙醛酸反应的影响第59-60页
    3.4 本章小结第60-62页
第四章 超声波对模型酒中几种常见有机酸的影响第62-74页
    4.1 材料与仪器第63-64页
        4.1.1 材料与试剂第63页
        4.1.2 实验设备第63-64页
    4.2 实验方法第64-66页
        4.2.1 模型酒液制备第64页
        4.2.2 超声处理过程第64-65页
        4.2.3 有机酸含量的HPLC-DAD分析第65-66页
    4.3 数据处理第66页
    4.4 结果与讨论第66-73页
        4.4.1 有机酸混合标准品标准曲线的绘制第66-67页
        4.4.2 超声波处理对模型酒中酒石酸含量的影响第67-69页
        4.4.3 超声波处理对模型酒中苹果酸含量的影响第69-71页
        4.4.4 超声波处理对模型酒中琥珀酸含量的影响第71-72页
        4.4.5 超声波处理对模型酒中乳酸含量的影响第72-73页
    4.5 本章小结第73-74页
第五章 结论与展望第74-76页
    5.1 结论第74-75页
    5.2 展望第75-76页
参考文献第76-86页
致谢第86-88页
攻读学位期间研究成果第88页
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