高压静电场在酿造品生产中的应用
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第 1期
2卿 年 1月
中 国 调 味 品
CH EsECO iDn皿cNr No.1
Jan 20∞
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高压静电场在酿造品生产中的应用
一 j 蒋耀庭 罗家忠 周健全
(海军航空工程学院基础部 烟台 264O01) 7—S 2 6
摘要:奉文综述了高压静电场在酒类、醋类和酱油中的应用。
关键词:查璺堂皇堑塑 堕 鲎生 {鏖 用,曲良副
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三 口护,cf/) ⑦
第 1期
2卿 年 1月
中 国 调 味 品
CH EsECO iDn皿cNr No.1
Jan 20∞
{ I, l、l 7 。 /
高压静电场在酿造品生产中的应用
一 j 蒋耀庭 罗家忠 周健全
(海军航空
学院基础部 烟台 264O01) 7—S 2 6
摘要:奉文综述了高压静电场在酒类、醋类和酱油中的应用。
关键词:查璺堂皇堑塑 堕 鲎生 {鏖 用,曲良副
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Keywords:Iligh—v0Itage el~trostaticfield,witle,~,4negar,soy 、 一
,
0 前 言 氧等。
酒是人们饮食生活中喜爱的食品之一,
醋和酱油是人们不可缺少的酿造调味品。这
三种酿造品在色 、香、昧的形成,需要一系
列复杂的物理、化学和生物变化。实验表
明,高压静电场可以加速它们的物理变化,
还可以对有关的生物化学反应起到催化作
用 。
1 静电场促使酒类和醋类人工
老熟
在酒和食醋生产中,刚蒸馏出的新酒或
新醋,往往都具有暴辣、冲鼻和刺激性大等
特点,同时带有杂味。要酿出酯香优雅、协
调和绵软的酒或醋,生产工艺中都规定了一
定时间的陈酿贮存期。酒陈酿期少则半年、
一 年,多则数 十年。食醋也需要 1 6个月
的陈酿贮存期。因此,生产厂家必须备有大
的贮存库和容器。由于资金不能周转,给一
些中小型生产企业带来一定的困难,因此.
传统的自然老熟方法限制了酒和食醋的大量
生产。为此,国内曾有人利用高压静电场对
酒和食醋进行人工老熟。图 1是人工老熟的
实验装置示意图 它由高压发生器 、电晕线
和特制的盛酒或盛醋容器组成。被处理样品
(酒或醋)与容器一道置于电场中,这样,
在样品存在的空间,存在大量的负离子、臭
图 1 实验装置示意图
目前,用高压静电场对酒类的人工老熟,
主要是白酒和葡萄酒。辽宁大学关效圣教授
对白酒的的人工老熟,所采用的电场强度变
化范围是 :2kV/M一400kV/M。处理时间为 1
分一16小时。白酒中含有多种微量成分,其
中丙烯醛是新酒呈现辛辣味的主要成分。异
戊醇是具有刺舌的涩味 ,杂醇油具有刺激性
味,经静电处理后,三种成分均有所下降 乙
缩醛、己酸乙酯、总酯是 白酒香气的主要 成
分.经静电场处理后,均有所增加。专家品评
的结论是,酒体无色,清亮透明、香气醇和、微
甜、绵柔感较好。对于白酒中的乙酸乙酯、正
丙醇、仲丁醇、异丁醇、丁酸乙酯、乳酸乙酯等
其他微量成分,均有不同程度的变化,其结果
也达到了自然老熟的目的。
烟台师范学院的郝宪孝教授等采用烟台
白兰地作为样品进行试验,经静电场处理后,
总酸、总酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯和乳酸乙酯
均有不同程度的提高;总醛、甲醇、异丁醇、正
丁醇、异戊醇和乙醛均有不同程度的减少.其
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4 中 国 调 味 品 总第 251期
结果也达到了老熟的目的。
笔者采用 268kV/M和 571kV/M两种负
高压静电场对新产的烟台高粱醋进行人工老
熟,并对食醋中的香气成分 、十八种氨基酸 、
总酸、总酯和色度进行分析 ,结果表明,乙酸
乙酯 、乙缩醛等香气成分增加,具有刺激性昧
的乙醛、异丁醇减少,总酸和总酯增加。十八
种氨基酸有轻微减少,符合老熟的规律。笔
者还利用高压静电场与激光的联合方法,对
食醋进行人工老熟 ,从催陈效果上看 ,“联合”
方法优于单纯高压静电方法。
2 静电场对生酱油成分变化
酱油是人们必须的调味品,尽管与酒和
醋的生产工艺不同,酿造机理也有区别,但它
们同属酿造品,其化学成分有相似之处。因
此,高压静电场也应该对其产生作用。在酱
油的酿制过程中,常常被污染上某些有害的
微生物,因此,在生产工艺中,要对生酱油进
行加热灭菌的处理,在灭死细菌的同时,也不
可避免地损失掉酱油中的某些营养成分。于
是有人采用化学方法灭菌 ,这种方法的缺点
是,在酱油中要残留一些对人体有害的化学
物质。为此,笔者采用高压电晕场对生酱油
进行处理,其实验装置与图 1相同。本方法
是利用由电晕放电产生的臭氧对细菌的强氧
化作用,以及酱油液体中的活性氧对组成细
菌细胞的损伤和破坏作用,因而,可以达到杀
灭酱油中细菌的目的。笔者对生酱油某些理
化指标和氨基酸进行测定,其结果如下。
酱油中的主要营养成分的全氮 、氨基酸
态氮和还原糖 ,不管是加热处理(加热温度为
80oC),还是高压静电场处理,均有不同程度
的下降,根据 t检验 ,在 a=0.05的水平上 ,加
热处理组与对照组(未经任何处理的生酱油)
有显著性差异。用静电处理时,在处理时间
≤48分、处理场强为 270kV/M~420kWM时,
处理组对照组无显著性差异(q=0.05)。在
杀灭细菌总数这项指标中,加热处理方法要
优于高压静电处理方法,但是经高压静 电处
理后,酱油中的细菌总数由原来的 9000O个,
1毫升下降为 34OO个/I毫升,这一数字已大
大低于酱油卫生指标所规定的细菌总数值
(酱油卫生指标 :细菌总数 <50(X)0个,毫升)。
我们还对总酸、总酯、色度 、氨基酸和香气成
分进行分析测定,结果表明,经高压静电处理
后 ,酱油中的香气增浓,某些具有刺激性气味
的微量成分下降。
3 静电场作用酿造品机理初探
3.1 物理变化
从物理角度看,不管是酒 、醋还是酱油,
它们均视为一种液体电介质,当高压静电场
作用到它们 的上面以后,组成液体分子中的
正负电荷被拉开一段位移(等效成一电偶极
子),产生电子位移极化。由于液体中的有极
分子占有多数,转向极化起主要作用。静电
场力使液体中的部分氢键发生断裂,使液体
中的极性分子与其他分子,以及水分子之问
相互渗透,缔合成大分子群,它们既可以是同
分子之问的缔合,不同分子之阀的缔合,也可
以是同其它醇、醛、水分子之间的缔台,构成
错综复杂的缔台现象。这些缔合体系的形
成,减少了自由醋酸分子的数量,从而减少了
酒、醋或酱油中的刺激性。同时,极性分子在
外电场中获得能量,为参加化学反应提供了
条件。
3.2 化学变化
酒和醋在陈酿过程中,或新产酱油在搁
置期间,所进行的化学反应主要有以下几种。
氧化反应 :乙醇氧化成乙醛
2C C OH+ 一 2C ClIO+ 0
乙醛氧化成乙酸
2CH~ClIO+ 一 2C CO0H
其结果是使总酸度增加。
酯化反应:酯化反应具有可逆性,当反应
物浓度大时 ,趋于正向反应 ,反应进行到一定
限度后 ,反应物和生成物之间达到平衡状态,
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第 1期 专论与综述 高压静电场在酿造品生产中的应用 5
即有可逆反应的发生 ,反应式如下。
CHjCOOH+c OH; cHeco0 Hj+H20
缩合反应 :样品中的乙醛与乙醇发生缩
合反应,生成乙缩醛,既减少了样品的刺激性
气味,又增加了香气成分。
CHzClIO+2c2 OH;= c坞CH(OC2H5)+H2 0
迈拉德反应 :
还原糖与氨基化台物在中性或微酸胜条
件下起缩合反应,生成葡萄糖胺,葡萄糖胺在
酸的催化下,进行一系列复杂的反应,生成羟
甲基糠醛,进而与氨基化合物经过缩合与聚
合反应生成黑色素,产生迈拉德反应,其结果
使样品的色泽加深。
3.3 臭氧、活性氧的杀菌作用
由于电晕放电采用的是负电晕电场,空
气中的电子和正离子等,在强电场的作用下,
与中性分子或原子不断发生碰撞,其中较为
重要的碰撞是电子与氧分子的碰撞以及电子
与酒体、醋体和酱油体的碰撞。电子与氧分
子碰撞产生臭氧。臭氧是一种消毒剂,其杀
菌作用主要来自它的强氧化作用。当臭氧作
用于液体时,使液体中细菌的细胞膜氧化破
裂,失去物质交换的能力,从而使生物体不能
正常生活。此外,三种液体中含有水的成分,
电子进^液体后,与液体中的若干水分子作
用 ,使水分子激发或电离。
H20一 H‘+ OH
0一 0 +e
电子与若干水分子作用形成水合分子e钔。
e+H20一 ‘
与液体中的 结合成为超氧化物阴离子
自由基 昕 。
‘ + 一 町 + 0
进^液体中的电子,由于能量高到足以使水
分子的氢氧键断裂,因此,使水容易分解为
H 和 OH一,OH一容易失去一个 电子变为羟
自由基 OH, OH与‘OH碰撞生成过氧化氢
OH ‘0H—一 H2O2
超氧化物阴离子 自由基与 H 碰撞而分解为
过氧化氢和氧。
町 +町 +2H 一 +
因此 ,液体中存在大量的活性氧,使细菌分子
损伤,破坏了细菌的生物膜和细胞核。使酶
功能失调、蛋白质被破坏。膜内外电解质平
衡的破坏等,进一步引起代谢调节的紊乱和
能量供应的障碍,DNA复制、转录和翻译等
过程的错误,导致细胞突变、老化和死亡。宏
观上看,使酒、醋和酱油中的细菌总数下降。
用电晕放电的方法,对酒和食醋进行人
工老熟,可大大缩短后熟陈酿期,为酒和醋生
产开辟了一条新途径。利用电晕放电产生的
臭氧和活性氧,可杀灭酱油中的细菌,在保持
酱油的香气和营养成分方面,电晕法要优于
加热灭菌法。
笔者认为,高压静电场在酿造品生产中,
可拓宽到对酵母菌和其它酿造品的处理。静
电场的生物效应和化学效应,将会带来前所
未有的效益。
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收稿 日期 :】999—08—23
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